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Unicentre
CH-1015 Lausanne
http://serval.unil.ch
Year : 2018
Suivi physiologique et entraînement en hypoxie chez des
joueurs de tennis élite.
Brechbuhl Cyril
Brechbuhl Cyril, 2018, Suivi physiologique et entraînement en hypoxie chez des joueurs de tennis élite.
Originally published at : Thesis, University of Lausanne Posted at the University of Lausanne Open Archive http://serval.unil.ch Document URN : urn:nbn:ch:serval-BIB_D6A4744C2A4A6 Droits d’auteur L'Université de Lausanne attire expressément l'attention des utilisateurs sur le fait que tous les documents publiés dans l'Archive SERVAL sont protégés par le droit d'auteur, conformément à la loi fédérale sur le droit d'auteur et les droits voisins (LDA). A ce titre, il est indispensable d'obtenir le consentement préalable de l'auteur et/ou de l’éditeur avant toute utilisation d'une oeuvre ou d'une partie d'une oeuvre ne relevant pas d'une utilisation à des fins personnelles au sens de la LDA (art. 19, al. 1 lettre a). A défaut, tout contrevenant s'expose aux sanctions prévues par cette loi. Nous déclinons toute responsabilité en la matière. Copyright The University of Lausanne expressly draws the attention of users to the fact that all documents published in the SERVAL Archive are protected by copyright in accordance with federal law on copyright and similar rights (LDA). Accordingly it is indispensable to obtain prior consent from the author and/or publisher before any use of a work or part of a work for purposes other than personal use within the meaning of LDA (art. 19, para. 1 letter a). Failure to do so will expose offenders to the sanctions laid down by this law. We accept no liability in this respect.
Institut des Sciences du Sport
Suivi physiologique et entraînement en hypoxie chez des joueurs de tennis élite.
Thèse de doctorat ès sciences de la vie (PhD)
présentée à la
Faculté de biologie et de médecine
de l’Université de Lausanne
par
Cyril BRECHBUHL
Master en sciences du sport de l’Université Paris V
Jury
Prof. Charles Benaim (Département de l’appareil locomoteur, CHUV), Président Prof. Grégoire Millet (ISSUL, FBM), Directeur de thèse
Dr. Laurent Schmitt (ENSM / ISSUL), Co-directeur Dr. Gérald Grémion (Département de l’appareil locomoteur, CHUV / SOMC), expert
Dr. Davide Malatesta (ISSUL, FBM), expert
Lausanne, Juin 2018
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Institut des Sciences du Sport
Suivi physiologique et entraînement en hypoxie chez des joueurs de tennis élite.
Thèse de doctorat ès sciences de la vie (PhD)
présentée à la
Faculté de biologie et de médecine
de l’Université de Lausanne
par
Cyril BRECHBUHL
Master en sciences du sport de l’Université Paris V
Jury
Prof. Charles Benaim (Département de l’appareil locomoteur, CHUV), Président Prof. Grégoire Millet (ISSUL, FBM), Directeur de thèse
Dr. Laurent Schmitt (ENSM / ISSUL), Co-directeur Dr. Gérald Grémion (Département de l’appareil locomoteur, CHUV / SOMC), Expert
Dr. Davide Malatesta (ISSUL, FBM), Expert
Lausanne, Juin 2018
4
« Détourne –toi de ceux qui te découragent de tes ambitions.
C’est l’habitude des mesquins. Ceux qui sont vraiment grands te
font comprendre que toi aussi tu peux le devenir. » Mark Twain
« Choisis toujours le chemin qui semble le meilleur même s’il
paraît plus difficile : l’habitude le rendra bientôt agréable. »
Pythagore
« L’innovation, c’est une situation qu’on choisit parce qu’on a
une passion brûlante pour quelque chose. » Steve Jobs
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Remerciements
« Tout travail scientifique est une réalisation communautaire et non pas l'œuvre d'un cavalier seul. Qui sait où Darwin se serait égaré en 1837 sans Gould, sans Owen, et sans la
vie scientifique très active de Londres et de Cambridge ? » Stephen Jay Gould
Alimenté régulièrement par les vibrations de la performance ces vingt dernières années, avec
quelques points culminants, j’ai toujours été intéressé par l’innovation et les perspectives
ouvertes par les sciences du sport.
La complexité de la performance de haut niveau et son monde hautement concurrentiel m’ont
naturellement orienté vers des collaborations qui m’ont permis d’accéder aux contenus les plus
élaborés.
Mon parcours est caractérisé par une alternance entre une activité « de terrain » et une activité
de formation continue théorique. Il y a dix ans, après une folle saison sportive 2008, j’ai
provoqué la rencontre avec L. Schmitt. Assez rapidement, s’est imposée l’opportunité du stress
hypoxique comme levier de préparation physique, et notre collaboration a progressivement pris
de l’ampleur. De nos échanges multiples et de nos intérêts communs est d’abord né ce projet
de test d’effort spécifique au tennis. Puis l’opportunité de greffer une nouvelle technique
d’entraînement en hypoxie (Répétition de Sprints en Hypoxie) s’est présentée avec G. Millet et
son équipe de l’UNIL.
Il a fallu compter sur la patience, la bienveillance, et les encouragements de Laurent et Grégoire
pour tenir ce projet et le finaliser, voire de le faire évoluer au gré de nos observations et de nos
adaptations.
A travers cette démarche, j’ai eu l’opportunité et la nécessité de développer de nouvelles
compétences ainsi que de nouvelles collaborations avec O. Girard et F. Brocherie notamment.
Au-delà de nouveaux outils et de nouvelles techniques de travail, j’ai appris à décoder un nouvel
environnement, et à me l’approprier afin de mieux servir l’activité qui m’est chère : favoriser
et accompagner la performance et les aventures humaines qui y sont liées.
Sans l’accord initial de la Fédération de Française de Tennis, le soutien inconditionnel de
Bernard (appelé « Doc’ ») et mon compagnon de cordée Eric Wino’, ce projet n’aurait jamais
abouti.
Je salue l’abnégation de ma famille (Ophélie, mes parents, Mathis, Gabin) dans la gestion de
ce projet, de m’avoir supporté même lorsque je n’étais qu’accaparé par les enjeux d’une
publication en cours ou par l’organisation de la prochaine manip’. Ils semblaient les plus
certains que tout se déroulerait positivement malgré les difficultés.
Je souhaite vivement remercier l’UNIL et ses membres qui ont apprécié, suivi et valorisé mes
expérimentations. Sans vos feedbacks, mon travail n’aurait pas la même substance, pas la même
consistance, pas la même saveur, et je n’aurais pas eu le même plaisir, la même fierté de le
formaliser.
6
Liste des publications
Articles « peer-reviewed »
1. Brechbuhl C., Millet G., Schmitt L. (2016). Accuracy and Reliability of a New Tennis
Ball Machine. Journal of Sports Science and Medicine 15(2) pp. 263-267.
2. Brechbuhl C., Girard O., Millet G.P., Schmitt L. (2016). On the Use of a Test to
Exhaustion Specific to Tennis (TEST) with Ball Hitting by Elite Players. PLoS One
11(4) pp. e0152389.
3. Brechbuhl C., Girard O, Millet GP, Schmitt L. (2016). Stress test specific to tennis
(Test): Case study of an elite player. ITF Coaching & Sport Science Review (70):26-9.
4. Brechbuhl C., Girard O., Millet G. P., Schmitt L. (2017). Technical alterations during
an incremental field test in elite male tennis players. Medicine & Science in Sports &
Exercise, 49(9), 1917-1926.
5. Brechbuhl C., Girard O., Millet G. P., Schmitt L. (2017). Towards polarized training in
tennis? Usefulness of combining technical and physiological assessments during a new
incremental field test. ITF Coaching & Sport Science Review (73):18-21.
6. Brechbuhl C., Schmitt L., Millet G. P., Brocherie F. (2018). Schock microcycle of
repeated-sprint training in hypoxia and tennis performance: case study in a rookie
professional player. International Journal of Sports Science and Coaching.
7. Brechbuhl C., Brocherie F., Millet G. P., Schmitt L (2018). Effects of repeated-sprint
training in hypoxia on tennis-specific performance in well-trained players. Sports
Medicine International Open. En révision.
8. Brechbuhl C., Girard O., Millet G. P., Schmitt L. (2018). Physiological and technical
differences between junior and professional female tennis players during an incremental
field test. Medicine & Science in Sports & Exercise. En révision.
7
Chapitre de Livre :
Evaluation et développement des ressources physiologigues du joueur de tennis
(Chapitre 2, in Tennis, Ed. DeBoeck Université). Girard O., Brechbuhl C., Schmitt L.,
Millet G.P. En cours d’édition
8
Table des matières
Remerciements…………………………………………………………………………………………………….…..5
Liste des publications……………………………………………………………………………………………….6
Table des matières……………………………………………………………………………………………………8
Résumé……………………………………………………………………………...……….………………..................11
Index des abréviations…………………………………………………………..…………………..............…..13
Liste des figures et tableaux……………………………………………………………………………….…..15
1. Introduction…………………………………………………………………………………….....……………….17
1.1. Introduction générale : la performance de haut niveau au tennis et ses
problématiques……………………………………………………………………………………………………......18
1.2 Caractéristiques du tennis : une activité intermittente…………………………………………..19
1.2.1 Structure temporelle des matchs de tennis……………………………………………...20
1.2.2 Temps réel de jeu et durée des points……………………………………………………..20
1.2.3 La répartition du nombre des points en fonction de leur durée et du nombre
de frappes…………………………..………………………………………………………………………….22
1.2.4 Tennis et jeu de jambes……………………………………………….…………………………..23
1.2.5 Nature de l’effort spécifique au tennis : réponses physiologiques et métaboliques pendant le jeu…………………….………………………………………………..……24
1.2.5.1 Fréquence cardiaque…………………………………………..……………………..25
1.2.5.2 Consommation d’oxygène (VO2)……………….…………………..……………26
1.2.5.3 Lactatémie………….………...…………………………………………………………..28
1.2.5.4 Difficulté de l’effort perçu (RPE)………………………………………………...28
1.2.6 Vitesse de balle......…………………………………………………...……………………………..29
1.1.7 Surface et influence sur le jeu………………………………………………………………….29
1.3 Tests d’effort………………………….……………………………………………………………………………31
1.3.1 Les récommandations scientifiques et médicales pour la définition d’un test
d’effort avec incrémentation…………………………………………………………….…..31 1.3.2 Détermination de l’atteinte d’une Puissance Maximale Aérobie…………….….32
1.3.3 La phase de vérification pour confirmer la VO2max ………….………………………..33
1.3.4 Les tests de terrain…………………………………………………………………………………33
1.3.4.1 Tests ge ne raux (non spe cifiques)……………………………………………….33
1.3.4.2 Tests semi-spe cifiques…………………………………………………………...….34
1.3.4.3 Tests spe cifiques (physiques et/ou techniques)………………………….35
1.4 Répétition de Sprints en Hypoxie (RSH)……….……………………………………………………….45
1.4.1 RSH et amélioration des qualités physiques………………….………………………….48
1.4.2 Les mécanismes sous-jacents à l’efficacité de RSH………………...…………………..51
1.4.3 Quel niveau d’altitude adopter ?........................................................................................52
9
1.5 But général de la thèse………………………...……………………………………………………………….53
1.5.1 Buts et hypothèses des études constituant cette thèse……………………………...54
2. Résumé des résultats expérimentaux………………………………………..…………….…………55
2.1 Validation d’un test d’effort spécifique au tennis (TEST) avec frappes de balle
chez des joueurs élite…………………………………….………………………………………………..56
2.1.1 Précision et reproductibilité d’une nouvelle machine lance-balles …56
2.1.2 Fiabilité et spécificité de TEST ………………….…………………………………..56
2.2 Analyse et applications pratiques des données issues de TEST……………………57
2.2.1 TEST : Etude de cas d’un joueur élite …………………………………………….57
2.2.2 Adaptations techniques pendant TEST chez des joueurs de tennis
élite………………………………………………..…………………………………………………...58
2.2.3 Vers un entraînement polarisé en tennis? Intérêt d’une approche combinant évaluations techniques et physiologiques lors d’un nouveau test incrémental sur le terrain……………………………………………….……………………59 2.2.4 Comparaison des données techniques et physiologiques mesurées pendant TEST entre des joueuses professionnelles classées à la WTA et des juniors classés à l’ITF junior………………………………………………………………….60 2.3.5
2.3 L’utilisation de la nouvelle méthode RSH améliore les paramètres spécifiques de la performance au tennis………………………………………….…………………………………62
2.3.1 Effets d’un microcycle de répétition de sprints en hypoxie chez un jeune joueur professionnel……………………...……………………………………………62
2.3.2 Effets de la répétition de sprint en hypoxie chez des joueurs de tennis bien entraînés……………………………………….…………………....………………………..63
3. Discussion…………………………………………………………………….…….……………………………….65
4. Conclusions et perspectives…………………………………………………….………………………....76
5. Références………………………………………………….……………………………...………………………..81
Article 1- Accuracy and Reliability of a New Tennis Ball Machine…………….…..……….91
Article 2- On the Use of a Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST) with Ball
Hitting by Elite Players………………………….………………………………………………………………..98
Article 3- Stress test specific to tennis (Test): Case study of an elite player…..……..114
Article 4- Evaluation et développement des ressources physiologiques du joueur de
tennis…………….…………………………………………………………………………………………………......120
Article 5- Technical alterations during an incremental field test in elite male tennis
players……………………………………………………………………………………….…………………….…...153
Article 6- Towards polarized training in tennis? Usefulness of combining technical
and physiological assessments during a new incremental field test………………..…165
Article 7- Shock microcycle of Repeated-sprint training in hypoxia and tennis
performance: a case study in a rookie professional player…………………….…………..171
10
Article 8- Effects of Repeated Sprint in Hypoxia on tennis-specific performance in
well-trained players…………………………………………………………………………………………….186
Article 9- Physiological and technical differences between junior and professional
female tennis players during an incremental field test…………………………………..……210
Annexes.………………………………..………………………………………………………………………………237
11
Résumé
Lors de la pratique du tennis par des joueurs de haut niveau, les limites de la performance sont
d’origine technico-tactiques, psychologiques et/ou physiologiques, avec des incidences
réciproques. En s’appuyant sur une analyse de l’activité spécifique plus aboutie et des
évolutions technologiques, nous pouvons envisager le développement de nouveaux outils afin
de contribuer à l’amélioration de la capacité de performance. Le but de ce travail est de disposer
d’un nouvel outil d’évaluation davantage connectée aux paramètres qui font la performance de
haut niveau, et de valider les effets d’une nouvelle technique d’entraînement. Nous avons dans
un premier temps évalué la fiabilité d’une nouvelle technologie de lance-balles avant de
l’utiliser pour un nouveau test d’effort spécifique au tennis. L’analyse des données récoltées a
fait émerger des points-clés inhérents à l’expression des ressources à un haut niveau de
pratique : a) chez les hommes, on observe une incidence de la difficulté de l’effort relative sur
le niveau d’efficacité technique, b) chez les femmes, la transition junior – circuit professionnel
est marquée par un potentiel aérobie supérieur et un revers plus performant, notamment en
vitesse de balle. Afin de développer les capacités physiques des joueurs, la mise en œuvre d’un
cycle de répétitions de sprints en hypoxie (RSH) aboutit à une meilleure résistance à l’effort, et
d’un gain de précision dans les frappes aux intensités difficiles. Les effets de cette méthode
d’entraînement sur le potentiel de performance au tennis ont été déterminés à partir du test
d’effort validé en amont. Après avoir vérifié l’avantage de RSH pour des joueurs de tennis,
nous avons fait évoluer la méthode en y ajoutant des frappes de balle.
La mise à disposition de ces nouveaux outils d’entraînement ouvre de nouvelles possibilités
pour adapter les principes de l’entraînement polarisé au tennis, avec des applications liées à
l’utilisation de la machine lance-balles et/ou des données relatives au test d’effort, ainsi qu’une
méthode très sollicitante en hypoxie. Ainsi, on peut mieux combiner ou faire cohabiter le
développement technico-tactique avec les autres « piliers » de la performance. Ces nouveaux
procédés ouvrent la voie d’une pratique potentiellement plus efficace sur le niveau de
performance, ainsi que sur des aspects plus fondamentaux tels que la prophylaxie en
rationnalisant la méthode d’entraînement.
12
Abstract
When playing tennis by high level players, the performance limits are of technical, tactical,
psychological and / or physiological origin, with reciprocal implications. Based on an analysis
of the activity combined with technological changes, we are aiming the development of new
methods to improve performance capacity. The purpose of this work is to design and valid a
new field test in order to determine the effectiveness of a new training technique. We first
validated the reliability of a new ball machine technology, before using it to validate a new
tennis-specific stress test. The analysis of the data obtained lead to determine key points linked
to the expression of the resources of men and women at elite level: a) in male players, we
observe an impact of the fatigue on the technical alteration, b) in female, the transition junior -
professional circuit is marked by a higher aerobic potential and a more efficient backhand,
especially in ball speed. Then, we realized that after a cycle of repeated sprints in hypoxia
(RSH), Greater improvement in physical and parameters was observed after only 5 sessions of
RSH vs. RSN in tennis players. With a low hypoxic dose RSH improved total time to exhaustion
and time to the second ventilatory threshold in a tennis-specific aerobic test. Repeated-sprint
training in hypoxia could provide an effective strategy as compared with similar training in
normoxia to improve performance and to delay technical impairments near exhaustion in tennis
players.
After checking the RSH advantage for tennis players, we have changed the method by including
ball strokes.
The validity of these new training techniques opens up new possibilities for adapting the
principles of polarized tennis training, with applications related to the use of the ball machine
and/or stress test data, as well as a very demanding training design in hypoxia. Thus, we can
better combine tactical-technical development with other "pillars" of performance. These new
methods open the way for a potentially more effective practice on the level of performance, as
more fundamental aspects such as prophylaxis by streamlining the training method.
13
Index des abréviations
API : Aptitude physiologique individuelle
ATP : Association of Tennis Professionnals
ATP-PCr : Adénosine TriPhosphate – Phosphocréatine
Bpm : Battement par minute
CV : Coefficient de variation (%)
d : Distance
ITF: International Tennis Federation
FC : Fréquence Cardiaque
FCmax : Fréquence cardiaque maximale
FR : Fréquence respiratoire
[La] : Concentration de lactates sanguins (mmol. L-1)
Min : Minute
NIRS : Near –Infrared Spectroscopy (spectroscopie dans le proche infrarouge)
O2 : Oxygène
PCr : Phosphocréatine.
PMA : Puissance Maximale Aérobie
RS : Répétition de sprints
RSA : Habileté à répéter des sprints
RSD : En anglais, « Relative Standard Deviation », c’est le coefficient de variation (en %)
RPE : En anglais, Rating of Perceived Exertion, soit Difficulté de l’effort perçue selon l’échelle
de Borg.
RSH : Répétition de Sprints en Hypoxie
RSN : Répétition de sprints en Normoxie
SV1 : 1er Seuil Ventilatoire ; SV2 : 2ème Seuil Ventilatoire
TEST : Test d’Effort Spécifique au Tennis
VCO2 : débit de rejet de dioxyde de carbone par la ventilation.
VE : Débit d’air ventilé (L.min-1)
VMA : Vitesse Maximle Aérobie
VO2 : Consommation d’Oxygène (mL.min-1.kg-1)
VO2max : Consommation maximale d’Oxygène (mL.min-1.kg-1)
QR : Quotient respiratoire (VCO2 / VO2)
SD : En anglais, « Standard Deviation », c’est l’écart-type.
Sec : s
14
TRJ : Temps réel de jeu
WTA : Women Tennis Association
15
Liste des figures des chapitres 1 à 4 inclus
Figure 1. Temps réel de jeu (TRJ) et durée des points……………………………………….21
Figure 2. La répartition des points en fonction de leur durée…………………………………22
Figure 3. Répartition des points en fonction de leur nombre de frappe………………………..23
Figure 4. Représentation schématique du modèle d’optimisation de l’entraînement adapté aux
spécificités de la discipline sportive…………………………………………………..………31
Figure 5. Schéma du « On-Court » Endurance Testing in Tennis (Smekal et al., 2000)……..37
Figure 6. Configuration du court pour le test d’effort progressif conçu pour les joueurs de
tennis, d’après Girard et al. (2006)…………………………………………………………….40
Figure 7. Exemple chez un sujet de la consommation d’Oxygène (ligne de points) et évolution
par paliers (« stage ») pendant SET-test (Baiget et al., 2017)…………………………………44
Figure 8. Panorama actualisé des différentes méthodes d’entraînement en Altitude/Hypoxie
utilisés par une variété d’athlètes ……………………………………………………………..46
Figure 9. Mécanismes sous-jacents à l’efficacité de RSH…………………………………..52
Figure 10. Canevas des buts et hypothèses des études ayant donné lieu à publication……….54
Figure 11. Impacts de balle mesurés avec « Hawk-Eye » lors de l’expérimentation (e.g., 11ème
palier, 26 balles.min-1)……………………..………………………………………………….56
Figure 12. Relations entre le classement des joueurs (ranking de 1 à 27) avec VO2max (A), et
VO2 à SV2 (VO2SV2). Les lignes pointillées et les pleines représentent respectivement TEST et
le 20mSRT…………………………………………………………………………………….57
Figure 13. Changements de vitesse de balle (BV, A), précision (BA, B), et performance technique (TP,
C) en fonction de l’intensité de l’exercice (%VO2max), en coup droit (pointillés) et en revers (traits
continus). La flèche verticale indique SV2…………………………………………………………….59
Figure 14. Zones d’intensité et variations de l’indice de performance tennistique (TP) (ligne
continue) et de la lactatémie sanguine (ligne pointillée) en fonction de l’intensité de l’exercice
(% de VO2max)………………………………………………………………………...……….60
Figure 15. Comparaison des classements ATP des adversaires (A) et gain de points ATP par le
participant (B) avant (Pre) et après (+21 jours) une période de 14 jours d’entraînement qui
intègre 6 séances RSH………………………………………………………………………...62
Figure 16. Comparaison Pre vs Post entraînement et RSH vs. RSN, à travers les évolutions des
vitesses de balle (BV) (A), de la précision (BA) (B) et de la performance technique (TP = BA
x BV) (C). …………………………………………………………………………………….64
Figure 17. Relation VO2max – Classement ATP. ………………………………………...……69
Figure 18. Bilan des résultats et informations les plus significatifs, dans l’ordre des
publications, de 1 à 9……………………………………………………………………….....75
16
Liste des figures en Annexes
Figure 19. déroulement du protocole expérimental (A). Protocole d’entraînement de 12 jours
(B) …………………………………………………………………………..………………. .237
Figure 20. Fiche de recrutement de l’étude RSHTEN………………………………………..240
Figure 21. Fiche de présentation de l’étude RSHTEN……………………………………….240
Liste des tableaux des chapitres 1 à 4 inclus
Tableau 1. Structure temporelle des matchs de tennis…...……………………………………20
Tableau 2. Caractéristiques des déplacements lors des matchs de l’Australian Open........…..24
Tableau 3. Revue de littérature de la Fréquence cardiaque (FC), Lactatémie ([La]) et difficulté
de l’effort perçue (RPE) en tennis……………………………………………………………..25
Tableau 4. Revue de Littérature de la consommation d’oxygène (VO2max) évaluée au
laboratoire et la consommation d’oxygène (VO2) mesurée pendant le jeu en tennis. Adapté et
complété de (Girard, 2006). ……………………………..……………………………………27
Tableau 5. Caractéristiques des vitesses du service et des coups de fond de court lors de l’Open
d’Australie. ………………...…………………………………………………………………30
Tableau 6. Evolution des méthodes d’entraînement en hypoxie à travers le temps………….45
Tableau 7. Synthèse des études publiées sur RSH. …………………………………………..50
Tableau 8. Paramètres de la performance technique mesurés pendant TEST chez un joueur
élite………...………………………………………………………………………………….58
Tableau 9. Modèle de protocoles d’entraînement spécifique sur le court visant à optimiser la
capacité aérobie et l’efficacité technique chez les joueurs de tennis de haut niveau…………..60
Tableau 10. Niveau physique avant (Pre) et après (Post) (+3 jours et +21 jours) une période de
14 jours d’entraînement qui intègre 6 séances RSH…………………………………………...61
17
Chapitre 1
Introduction
18
1. Introduction
1.1. Introduction générale : la performance de haut niveau au tennis et ses
problématiques.
Le succès au tennis dépend largement des qualités technico-tactiques du joueur mais requiert
également une interaction complexe entre les qualités physiques (i.e. force, vitesse,
coordination, souplesse, endurance, agilité) et les systèmes de fourniture d’énergie (aérobie et
anaérobie) (Fernandez-Fernandez et al. 2006). Afin de maximiser l’efficacité de l’entrainement
physique du joueur de tennis, ses objectifs et contenus doivent être définis objectivement au
regard de la charge de travail soutenue en match. L’analyse de la structure du jeu (i.e. durée des
échanges, des matchs; ratio exercice : récupération), des réponses physiologiques (e.g. FC et
La) et des principaux déterminants de la performance (cf. Chapitre 1.2) sont des éléments à
considérer pour définir le programme d’entrainement et obtenir des adaptations spécifiques.
Cette approche doit être individualisée, prenant en compte les caractéristiques propres de
chaque joueur; une approche dont l’un des précurseurs est le Dr. Talbot (Talbot, 1990). Il est
courant d’avoir recours à différents tests afin d’évaluer les qualités physiques d’un joueur. Cette
objectivation du potentiel physique du joueur doit permettre, à partir de feedbacks objectifs,
des ajustements du contenu (i.e. volume et intensité) de l’entrainement à plus ou moins long
terme et un maintien de sa motivation en fixant des objectifs réalistes au regard de son état de
forme.
L’entraînement physique des joueurs de tennis doit notamment contribuer à améliorer leur
capacité à répéter des efforts à haute intensité et à récupérer rapidement dans les phases de repos
(Reid, Morgan, & Whiteside, 2016). Les stratégies d’entraînement physique doivent être
adaptées à un calendrier de compétitions chargé (Reid & Schneiker, 2008). Afin d’optimiser le
peu de temps disponible pour développer les qualités physiques requises, la méthode RSH
apparaît potentiellement intéressante pour le tennis en raison de ses effets sur RSA (Brocherie,
Girard, Faiss, & Millet, 2017), cette qualité physique étant considérée importante pour les sports
intermittents tels que le tennis (Fernandez-Fernandez, Sanz-Rivas, Kovacs, & Moya, 2015;
Girard, Mendez-Villanueva, & Bishop, 2011). Cet objectif doit être associé à un niveau de
VO2max reconnu comme un élément déterminant de la performance au tennis (Banzer, Thiel,
Rosenhagen, & Vogt, 2008). Même si Kovacs minore l’incidence de la valeur de VO2max dans
ses revues de question (Kovacs, 2006, 2007), nous retenons qu’il est possible d’améliorer la
capacité à enchaîner des efforts intenses et courts grâce à un bon développement de la capacité
oxydative des muscles sollicités (Glaister, 2005). La méthode qui combine des gains sur RSA
et la VO2max reste à être optimisée et validée au tennis. La méthode RSH ayant déjà montré des
effets sur la VO2max (Puype, Van Proeyen, Raymackers, Deldicque, & Hespel, 2013), ainsi que
19
sur la PMA (Galvin, Cooke, Sumners, Mileva, & Bowtell, 2013; Jones, Hamilton, & Cooper,
2015), l’evaluation de ces paramètres ajoutés à RSA selon des modalités orientées tennis
pourraient constituer un atout considérable pour valider un niveau de préparation physique
adapté à la performance sportive à réaliser.
1.2. Caractéristiques du tennis : Une Activité intermittente
L’analyse de l’activité est l’une des étapes préalables à toute proposition de planification des
contenus d’entraînement (Platonov, 1988). Le tennis est une activité caractérisée par une suite
discontinue d’efforts brefs et intenses entrecoupés de périodes de récupération plus ou moins
complètes (Fernandez, Mendez-Villanueva, & Pluim, 2006; Kovacs, 2006; Lees, 2003). Il
s’agit donc d’une activité intermittente qui nécessite des qualités d’endurance, ainsi que des
capacités d’explosivité musculaire. Tout joueur doit développer, outre des qualités techniques,
tactiques et psycho-cognitives, des qualités physiques (Lees, 2003). Le joueur mobilise
intensément ses membres inférieurs et supérieurs afin de frapper la balle avec une recherche
permanente de précision et d’efficacité. Afin de mieux cerner les motivations relatives au
développement d’un test d’effort et de nouvelles méthodes d’entraînement, nous
questionnerons la nature de l’activité tennis en compétition dans un premier temps.
L’analyse de la performance en compétition est aujourd’hui en plein essor grâce au
développement de nouvelles technologies. Les recherches appliquées analysent les matchs dans
la perspective de dégager des tendances et des modèles chez les joueurs de l’élite et ainsi
apporter une connaissance utile aux joueurs en devenir et aux entraîneurs. L’analyse des matchs
aide à réduire l’activité complexe du tennis à des modèles identifiant les facteurs critiques qui
contribuent à la haute performance et à la réussite dans cette activité. Depuis peu, le système
Hawk-Eye permet l’identification des vitesses de balles.
20
1.2.1 Structure temporelle des matchs de tennis.
Tableau 1. Structure temporelle des matchs de tennis, adapté et complété de (Girard, 2006)
Référence Niveau Sexe Nombre D.P (s) TRJ (%) Ratio E-R Surface
Bernardi et al (1998)
Chandler (1990)
Christmass et al. (1998)
Christmass et al. (1995) Dansou et al. (2001)
Docherty (1982)
Dupuy et al. (2007)
Elliott et al. (1985)
Fernandez-Fernandez et al. (2007)
Fernandez-Fernandez et al. (2008) Fernandez et al. (2005)
Girard et Millet (2004)
Kovacs (2004)
Mendez-Villanueva (2010)
Misner et al (1980) Morantes et Brotherhood
(2006)
Morgans et al (1987) O’Donoghue et Liddle (1998)
O’Donoghue et Ingram (2001)
Reilly et Palmer (1994)
Richers (1995)
Schmitz (1990)
Seliger et al. (1973)
Smekal et al. (2001)
Weber et al. (1978)
Régional Régional €
Régional ¥
Régional * International
Régional
Régional Régional
National
Régional National
International
National
International
International International
Régional
International
International
Régional International
Régional International
International
International International
International
Régional National
-
National
National National
M M
M
M M
M
M M
M
M
M
F M
F
F M
M
M
M
M M
M
F F
M F
F
M M
M et F
M et F M et F
M et F
M M
M
M
M M
7 2
3
2 2
8
8 10
14
- -
43
45 -
8
8 8
7
- -
8
- 26
26
18 18
17 10
11
9 14
13 – 32
- -
-
8 22
16
16
20 18
8.3 (3.7) 4.8 (0.4)
8.2 (1.2)
15.7 (3.5) -
10.2
10.2 (0.3) -
4.3 (0.6)
4.2 (0.9) 4.0 (0.4)
8.5
8 10
8.2 (5.2)
7.2 (5.2) 7.5 (7.3)
7.2 (1.7)
5.9 (1.2) 6.0
7.5 (7.3)
- 6.4 (1.4)
5.2 (0.8)
7.0 (1.3) 5.6 (0.6)
- 8.1 (6.1)
6.0 (4.3)
5.6 (4.6) 3.7 (2.5)
6.3 (1.8)
7.7 (1.7) 4.3 (1.6)
5.8 (1.9)
5.3 (1.0) 7.6 (6.7)
8.0 (7.4)
4.3 (2.7)
7.2 (0.7)
-
6.4 (4.1) 5.1
- 21.0 (5.5)
28.6 (4.2)
38.5 (4.9) -
23.3 (1.4)
23.3 (1.4) -
16.7
- -
21
22.5 26.5 (3.5)
21.9 (3.8)
21.6 (6.1) 18.2 (5.8)
-
- -
21.5 (4.9)
23.6 17.5 (2.4)
20.5 (2.1)
20.2 (2.1) 21.1 (1.6)
30.5 21.3
16.8
15.0 11.5
-
- -
-
27.9 (3.9) -
-
-
19.0 (2.8)
41.1
16.3 (6.6) 16.4
- -
-
- 1 : 2.5
1 : 1.7
1 : 1.7 -
-
- -
1 : 2.7
1 : 2.5 1 : 3.1
-
1 : 2.1 1 : 2.2
-
- 1 : 2.6
-
1 : 4.4 1 : 4.4
1 : 4.1
1 : 4.1 -
- -
-
- -
-
- -
1 : 2.5
- -
-
-
-
1 : 3.4
-
TB TB
TB
TB Dur
Dur
Dur -
Dur
Dur Dur
TB
TB Dur
Dur
TB TB
TB
Dur Dur
TB
Dur Dur
Herbe
Dur Herbe
- TB
Herbe
TB Herbe
Dur
TB Herbe
Dur
Dur TB
Dur
Herbe
TB
-
TB Dur
DP : durée moyenne d’un point ; TRJ : temps réel de jeu ; Ratio E-R : ratio exercice –récupération ; TB :
terre battue ; - : variable non étudiée ; M : masculin ; F : Féminin ; € : serveur-volleyeur ; ¥ : attaquant
de fond de court ; * : défenseur de fond de court
1.2.2 Temps réel de jeu et durée des points.
L’indicateur le plus largement utilisé pour décrire la durée de l’effort dans les sports à caractère
intermittent (e.g. sport de raquette, sports collectifs) est le temps réel de jeu. Il correspond à la
durée pendant laquelle la balle est effectivement en jeu (Talbot, 1990) et il est classiquement
de l’ordre de 10 à 30% en tennis (cf. tableau 1). Dans les sports d’opposition ou les activités
duelles comme les sports de raquette, ce sont les caractéristiques de l’adversaire qui
conditionnent le plus fortement le style de jeu pratiqué par le joueur. Plusieurs études (Bernardi
M, 1998; Dupuy & Fargeas-Gluck, 2007; Talbot, 1990) ont mis en évidence trois styles de jeu
21
développés préférentiellement par les joueurs de tennis. Chacun d’eux possède une fourchette
personnelle de temps réel de jeu par heure, au cours de laquelle il développe son meilleur tennis
en se fatiguant le moins possible ; c’est l’aptitude physiologique individuelle (API), (Talbot,
1990).
Dupuy & Fargeas-Gluck (2007) ont proposé une actualisation de ces données portant sur
l’analyse complète de 88 matchs des Internationaux de France 2006.
Le Temps Réel de Jeu (TRJ) sur terre battue représente en moyenne 22.5 % de la durée totale
du match chez les femmes et 21 % chez les hommes. Les changements de côté et les temps
de récupération après chaque point représentent alors plus de 75 % de la durée d’un
match.
Tous ces résultats sont présentés dans la figure récapitulative suivante :
Figure 1. Temps réel de jeu (TRJ) et durée des points (Dupuy & Fargeas-Gluck, 2007).
Nous pouvons donc constater que le temps réel de jeu par match est plus important chez les
femmes que chez les hommes. La différence s’explique par des temps de récupération plus
courts chez les femmes. La durée moyenne d’un point et le nombre moyen de frappes sont à
peu près identiques chez les hommes et chez les femmes sur terre-battue.
22
1.2.3 La répartition du nombre de points en fonction de leur durée et du nombre
de frappes.
Sur terre-battue, l’écart-type de la durée moyenne d’un point reflète la très grande variabilité
de la durée d’un point à un autre 5.4 s pour les femmes et 6.2 s pour les hommes (Dupuy &
Fargeas-Gluck, 2007). Il est alors intéressant de proposer une répartition des points en fonction
de leur durée respective. L’échange le plus long a été enregistré à 38.1 s pour les femmes
(Schnyder vs Krajicek) et 58.1 s pour les hommes (Monfils vs Murray). Cependant nous
constatons que plus de 70 % des points ont une durée comprise entre 0 et 10 s.
Certaines différences peuvent être observées entre simple dames et simple messieurs. Le
pourcentage des points de moins de 15 s est légèrement plus important chez les femmes que
chez les hommes (88,94% vs 86,48%). Le nombre moyen de frappes réalisées au cours d’un
échange est de 5.5 frappes pour les femmes et de 6 frappes pour les hommes. La répartition des
points en fonction du nombre de frappes est représentée dans la figure 3.
Les 14 000 points comptabilisés (6 000 chez les femmes et 8 000 chez les hommes) dans cette
étude nous permettent d’estimer le temps moyen entre deux frappes successives durant un
échange. Ce temps « inter-frappe » est de 1.46 s pour les femmes et de 1.42 s pour les
hommes. Le pourcentage de points de moins de 10 frappes est plus important chez les femmes
que chez les hommes.
Figure 2. La répartition des points en fonction de leur durée (Dupuy & Fargeas-Gluck, 2007).
23
Figure 3. Répartition des points en fonction de leur nombre de frappe (Dupuy & Fargeas-Gluck, 2007).
1.2.4. Tennis et jeu de jambes
Il a été estimé que, pendant un match de tennis (au meilleur des trois sets), chaque joueur réalise
en moyenne 300 à 500 mouvements explosifs (Deutsch, Deutsch, & Douglas, 1988). Le
déplacement moyen est de 3 m par coup joué et de 8 à 12 m lors d’un point (Ferrauti, Bergeron,
Pluim, & Weber, 2001). Même si les moments où le joueur atteint sa vitesse de pointe lors
d’un échange sont rares, voire inexistants, la capacité d’accélération pour faire un sprint sur des
distances allant jusqu’à 12 mètres est importante. Environ 10% de toutes les frappes faisaient
intervenir un sprint en direction de la balle sur terre battue (Ferrauti, Pluim, Busch, & Weber,
2003).
Le nombre de changements de direction dans un point est de 2,3 ± 1.4 (chez des joueuses de
haut niveau juniors sur Greenset) (Fernandez-Fernandez, Mendez-Villanueva, Fernandez-
Garcia, & Terrados, 2007). Certaines études ont fait état d’une moyenne de quatre changements
de direction par point sur court en dur, même si ce chiffre peut varier en fonction de la surface
de jeu (Deutsch et al., 1988; Fernandez-Fernandez et al., 2007; Murias, Lanatta, Arcuri, &
Laino, 2007). Le nombre de coups joués lors d’un point est de l’ordre de 2,7 ± 2,2 (de 1 à 17,
chez des joueurs professionnels, sur terre battue) (Mendez-Villanueva, Fernandez-Fernandez,
Bishop, Fernandez-Garcia, & Terrados, 2007). Il dépend du style de jeu, du type de balle utilisé
ou encore de la surface de jeu et du sexe (Cooke & Davey, 2005; Smekal et al., 2001). Près de
80% des frappes sont réalisées dans un périmètre n’excédant pas une zone de 2,5 m par rapport
à la position de replacement au centre du terrain (Ferrauti, Weber, & Wright, 2003). La
fréquence de frappe est de l’ordre de 45 coups par minute (Smekal et al., 2001).
Plus récemment, en 2011, à Roland Garros, une équipe franco-canadienne a analysé 35 matchs
(20 féminins (WTA ranking moyen : 70), 15 masculins (ATP ranking moyen : 44) pour
déterminer les zones de frappes et de déplacement, ainsi que la vitesse et distance totale
parcourue (Dupuy, Breque, Fargeas-Gluck, & Valle, 2012). Dans les temps de jeu, les temps
de sprint (> 3 m.s-1) s’élève à 16.4% chez les hommes à Roland Garros, et à 10.8% pour les
35,0%
23,4%
15,4%
9,2%6,2%
4,1% 2,4% 4,3%
37,7%
23,9%
16,1%
9,2%5,3%
3,5% 1,9% 2,3%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
2 - 3 frappes 4 - 5 frappes 6 - 7 frappes 8 - 9 frappes 10 - 11frappes
12 - 13frappes
14 - 15frappes
> 15 frappes
Hommes
Femmes
24
femmes. La distance totale parcourue est 2247.5 ± 1116.5 m chez les femmes, et 5083.3 ± 1788
m pour les hommes. De plus, ils ont identifié que 78.8% des frappes étaient réalisés derrière la
ligne de fond de court chez les femmes, et 80.2% chez les hommes.
En 2016, une équipe australienne a publié une analyse des caractéristiques du jeu lors du grand
chelem australien (Reid, Morgan, & Whiteside, 2016). Ils ont suivi 197 joueurs (102
hommes et 95 femmes) avec le système Hawk-Eye, sur un seul match pour des raisons
méthodologiques.
Tableau 2. Caractéristiques des déplacements lors des matchs de l’Australian Open (Reid et al., 2016).
Homme
Moy ± SD
Femme
Moy ± SD P ES
Distance parcourue par match (m) 2110 ± 839 1232 ± 440 < 0.001 1.30
Distance parcourue par set (m) 572 ± 152 553 ± 172 0.397 0.12
Vitesse moyenne de déplacement (m.s-1) 3.68 ± 0.41 3.43 ± 0.48 < 0.001 0.55
Distance parcourue points gagnés (m) 10.24 ± 2.44 10.55 ± 3.08 0.682 0.11
Distance parcourue points perdus (m) 8.07 ± 1.93 7.57 ± 2.20 0.042 0.24
Moy : Moyenne ; SD : Ecart-type ; m : mètre ; P : indice de significativité statistique ; ES : Effect
Size.
1.2.5. Nature de l’effort spécifique au tennis : réponses physiologiques et
métaboliques pendant le jeu
Afin de pouvoir relativiser l’analyse de l’activité en fonction de l’âge et du niveau, nous
proposons le tableau 3 qui synthétise la littérature disponible.
25
Tableau 3. Revue de littérature de la Fréquence cardiaque (FC), Lactatémie ([La]) et difficulté de
l’effort perçue (RPE) en tennis. Adapté et complété de Girard (2006).
Référence
Niveau Sexe
(Nombre) FC (bpm)
FC (% FC
max)
[La] mmol L-1
RPE Surface
Bernardi et al. (1991)
Bernardi et al (1998)
Blackwell et al. (2004)
Christmass et al. (1995)
Dansou et al. (2001) Docherty (1982)
Elliott et al. (1985)
Fernandez-Fernandez et al. (2007) Fernandez-Fernandez et al. (2008)
Fernandez et al. (2005)
Fernandez et al. (2005) Ferrauti (1997)
Ferrauti et al. (1997)
Ferrauti et al. (1998)
Ferrauti et al. (2001)
Friedman et al. (1984)
Girard et Millet (2004)
Kindermann et al. (1981)
Marks et al. (2004) Mendez-Villanueva et al. (2007)
Mendez-Villanueva et al (2010)
Misner et al (1980) Mitchell et al. (1992)
Morgans et al. (1987)
Novas et al. (2003) Paruit-Portes (1982)
Reilly et Palmer (1994) Schmitz (1990)
Schneider et al. (2001)
Seliger et al. (1973) Smekal et al. (2001)
Therminarias et al. (1991)
Weber et al. (1978)
National
Régional € Régional ¥
Régional *
Régional Régional
Régional
Régional National
Régional
International J International
International
International National
Régional
National
National
-
Régional j
-
Régional International
International
Régional Régional
Régional
Tous niveaux National
Régional -
National
National National
Régional
National
M (10)
M (2) M (3)
M (2)
M et F (20) M et F (20)
M (8)
M (10) M (14)
M (8)
F (8) F (8)
M (6)
M (8) M et F
M et F (16)
M et F (12)
M et F (12)
M (13)
M (7) M
M (12)
M (18) M (8)
M (8)
M M et F (12)
M (17)
F (24) M (7)
M (8) M (16)
F (2)
M (16) M (20)
F (19)
M (18)
145 (13)
121 (15) 153 (6)
165 (7)
153 (17) 157 (18)
155
140 (5) 137
150
161 (5) -
147 (15)
- 140 (15)
141 (14)
-
140 (15)
130
182 (12) 173 (17)
146 (20)
- -
-
142 140–155
154
146 (20) 141
146 (19) 143 (12)
135
143 (14) 151 (19)
-
147 (10)
61
64 80
83
- -
86 (1)
74 (2) 68-70
80
- -
-
- -
-
-
-
80
90 (5) 86 (6)
-
- -
-
63 -
61
- 75
76 -
70
60 -
-
-
2.3 (1.2)
- -
-
- -
2.1 – 5.9
3.3 (0.1) -
-
2 (0.8) 2.2 (0.9)
4.0 (1.1)
3.8 (2.0) 1.5 (0.7)
1.6 (0.7)
1.5 (0.6)
1.5 (2.0)
-
3.1 (1.1) 2.4 (0.5)
2.0 (0.5)
- 3.8 (2.0)
4.4 (2.2)
- -
-
- -
2.0 (0.4) 2.6 (1.0)
3.8
- 2.1 (0.9)
1.8
2.2
-
- -
-
- -
-
- -
-
- 12.2 (2.4) &
12.5 (2.1) &
13.0 (2.1) & -
-
-
-
-
- -
-
13 (2) 14.3 (1.2) &
13.9 (1.9) &
- 1.6 – 2.6 $
-
4.0 (1.0) µ -
- -
-
- -
-
-
Dur
TB TB
TB
- -
Dur
- -
Dur
Dur Dur
TB
TB -
Dur
-
Dur
-
TB Dur
-
Dur TB
TB
TB Dur
-
Dur -
Dur TB
-
- TB
-
Dur
Les valeurs sont données en tant que moyenne (écart-type) ; FC, fréquence cardiaque ; [La],
lactatémie ; RPE, difficulté de l’effort perçue ; TB, terre battue ; -, variable non étudiée ; M,
Masculin ; F, Féminin ; j, sujets jeunes ; µ, échelle RPE 1-10 ; &, échelle RPE 6-20 ; $, échelle RPE
1-3 ; €, serveur-volleyeur ; ¥, attaquant de fond de court ; *, défenseur de fond de court.
1.2.5.1 Fréquence cardiaque.
La FC reste pendant toute la partie à des valeurs comprises entre 140 et 160 bpm (60-80%
FCmax, cf. Tableau 2, p.17). Lors des points particulièrement longs et éprouvants, la FC peut
atteindre des niveaux de 190-200 bpm (Bergeron et al., 1991; Fernandez et al., 2006; Kovacs,
2007), reflet d’une haute intensité proche de 100% de FCmax (Fernandez et al., 2006; Kovacs,
2007). Des valeurs de FC supérieures ont été rapportées pour le serveur, qu’il s’agisse de tennis
féminin ou masculin en situation de compétition (Fernandez-Fernandez et al., 2007; Mendez-
Villanueva et al., 2007). Les plus hautes valeurs de FC observées sur les jeux de service
pourraient s’expliquer par un plus haut stress psychologique et une élévation de l’activité
sympathique liée au besoin de gagner ces jeux (Helsen & Bultynck, 2004).
26
1.2.5.2 Consommation d’oxygène (VO2)
D’une manière générale, l’intensité moyenne d’un match de tennis (60-70% VO2max, cf. tableau
3) est relativement modeste. La VO2 atteint près de 60% de la VO2max pendant 80% de la durée
du match (Dansou, Oddou, Delaire, & Therminarias, 2001). En dépit de son caractère
intermittent, le tennis induit une dépense aérobie modérée mais prolongée.
Des différences modérées de VO2 enregistrées sur le terrain lors des matchs de tennis ont été
observées entre des joueurs de niveau régional ou national. Les études visant à déterminer le
profil physiologique d’un match de tennis et incluant des joueurs de classe mondiale
(professionnels) sont très peu nombreuses. En comparant l’intensité d’un match de tennis et
d’un exercice de course à pied réalisé à la même intensité relative (%VO2max), Ferrauti et al.
(2001) ont montré que la pratique du tennis induisait des valeurs plus élevées de FC, [La],
concentration en glucose sanguin et quotient respiratoire. Les concentrations urinaires en
adrénaline et noradrénaline étaient également supérieures après le match de tennis. Ces résultats
suggèrent que l’oxydation des hydrates de carbone est la source d’énergie préférentielle lors de
matchs de tennis réalisés à une intensité moyenne proche de 55% VO2max. De plus, l’activité
glycolytique et orthosympathique plus élevée lors des matchs de tennis est un point important
à prendre en compte pour construire et orienter les programmes d’entraînement mais également
pour moduler son régime alimentaire en période compétitive.
La réponse cardiovasculaire de joueurs adultes de niveau club a été analysée lors de 6 situations
d’entraînement spécifiques réalisées sur un terrain en Greenset® (Bekraoui, Fargeas-Gluck, &
Leger, 2012). Ils ont observé que les coups d’attaque mobilisent 6.5 % plus d’énergie que les
coups de défense. Les revers sollicitent 7 % plus d’énergie à basse vitesse que les coups droits.
Courir et frapper la balle demande 10% plus d’energie que courir sans frapper la balle. Sur une
population différente (10 joueurs de niveau national, participant à des tournois internationaux
(ITF future)), Fernandez-Fernandez et al. (2010) ont trouvé à travers des situations
d’entraînement à base de répétitions de frappes que le coût énergétique est supérieur pour les
coups droits (18.5 kcal/min) comparés aux revers (16.8 kcal/min), lorsque les frappes sont
jouées à plat. En revanche, il n’y a pas de différence significative sur des coups liftés. Ils ont
27
également montré que la surface de jeu n’influençait pas les variables physiologiques mesurées
(VO2, FC), comme d’autes auteurs l’avaient déjà suggéré (Morante & Brotherhood, 2006;
Murias et al., 2007).
Tableau 4. Revue de Littérature de la consommation d’oxygène (VO2max) évaluée au laboratoire et la
consommation d’oxygène (VO2) mesurée pendant le jeu en tennis. Adapté et complété de (Girard, 2006)
Référence
Niveau Sexe
(Nombre) VO2
max
mL.min-1.kg-1 VO2
terrain mL.min-1.kg-1
%
VO2 max Surface
Baiget et al. (2016)
Banzer et al. (2008) Baxter-Jones et al. (1993)
Bergeron et al. (1991) Bernardi et al (1998)
Buono et al. (1980)
Buti al. (1984)
Christmass et al. (1995)
Christmass et al. (1995) Copley (1980)
Dansou et al. (2001)
Docherty (1982) Elliott et al. (1985)
Fargeas-Gluck (2012)
Fernandez et al. (2005) Ferrauti et al. (1998)
Ferrauti et al (2011)
Fitzgerald et al. (2003)
Fraisse et al. (1991) Fraisse et al. (1991)
Friedman et al. (1984)
Girard et Millet (2004)
Girard et al. (2006)
Jousselin et al. (2006)
Kraemer et al. (2003)
Mero et al. (1989) Morgans et al. (1987)
Paruit-Portes (1982)
Perry et al. (2004)
Plawecki et al. (1990)
Power et Walkers (1982)
Powers et Walkers (1982) Reilly et Palmer (1994)
Schneider et al. (2001)
Seliger et al. (1973) Smekal et al. (1995)
Smekal et al. (2001)
Vodak et al. (1980)
International
National
International Régional j
Régional j
National Régional €
Régional ¥ Régional *
Régional
Régional j Régional
Régional
National Professionnel
Régional
Professionnel Régional
Régional j
International National
National
National J
National
National
National j National j
Non précisé
Régional j
National j
National j International
Régional
Régional j Régional
National
Régional
-
Regional
Regional
Régional j Regional
National
National National
National
Régional
M (8)
M (30)
M (1) F (81)
M (74)
M (10) M (7)
M (7) M (7)
M (11)
M (8) F (8)
M (8)
M (8)
M (10)
M M (8)
M (5) F (5)
M (6) F (6)
M (6)
M (14) F (15)
M (39)
F (31) M (8)
F (6)
M (44) F (26)
M (13)
M (7)
M (9)
M (9) M (16)
F (30)
M (9) M (17)
M (7)
F (5) M (23)
F (10)
M (13) F (13)
F (10)
F (10) M(8)
F (2)
M (16) M (13)
M (20)
F (25) M (25)
60.6 (5.1) Spé
55.7 (5.4) Spé
55.0 – 67.4 48,6 (5,3)
57,6 (5,6)
58,5 (9,4) 67,0
62,0 66,0
58,4 (4,2)
56,3 (6,5) 52,6 (8,2)
54,3 (1,9)
56,6 (1,0) 50,0
58,5 (2,2)
44,0 65,9 (6,3)
54.9 (6.0) Spé
58,2 (2,2) 41,1 (6,0)
47,5 (4,3)
60.4 (5.3) Spé 47.3 (4.6) Spé
56.4 (5.1) Spé
49.7 (5.1) Spé 70,9 (6,1)
59,7 (7,5)
64,4 (4,7) 55,8 (4,3)
43,8 (4,3)
50,3 (3,9)
63.8 (3.0) Spé
58.9 -5.3) 63,1 (4,7)
49,4 (4,4)
51,2 (7,5) 46,4 (6,2)
69,6 (9,1)
60,5 (6,1) 56,0 (5,7)
45,6 (4,7)
60,0 (3,1) 50,0 (2,1)
48,0 (2,1)
48,0 (2,0) 53,2 (4,8)
48,6 (4,8)
- 58,8 (4,5)
57,3 (5,1)
44,2 (5,1) 50,2 (5,7)
-
-
- -
-
- 30,0 (7,0)
32,0 (4,0) 39,0 (3,0)
-
- -
-
- -
32,6 (1,8)
- -
-
26,6 (3,3) 23,1 (3,0)
24,2 (2,0)
- -
-
- -
-
- -
-
40,3 (5,7) 37,9 (7,5)
-
- -
-
- -
-
- -
-
- -
-
- -
27,0
27,3 (5,5) -
29,1 (5,6)
- -
-
-
- -
-
- 46
51 59
-
- -
73 (2)
74 (5) -
56 (3)
- -
-
46 (7) 59 (7)
54 (3)
- -
-
- -
-
- -
-
80 (11) 72 (15)
-
- -
-
- -
-
- -
-
- -
-
- -
56
50 -
51 (6)
- -
Dur
Dur
- -
-
Dur TB
TB TB
-
- -
Dur
Dur -
-
TB -
Dur
Dur -
TB
TB + Moquette TB + Moquette
TB + Moquette
TB + Moquette Dur
-
- -
-
TB Dur
Dur
Dur -
-
- -
-
- -
-
- -
-
- Dur
-
- -
TB
- -
VO2max, consommation maximale d’oxygène ; VO2, consommation d’oxygène moyenne pendant les
matchs ; % VO2 max, intensité relative moyenne pendant les matchs ; TB, terre battue ; -, variable
non étudiée ; M, Masculin ; F, Féminin ; j, sujets jeunes ; €, serveur-volleyeur ; ¥, attaquant de
fond de court ; *, défenseur de fond de court ; Spé, test d’effort spécifique tennis.
28
1.2.5.3 Lactatémie
En tennis, la lactatémie est fréquemment utilisée pour estimer les intensités d’exercice lors d’un
match afin de fournir des informations relatives à la production d’énergie issue de la glycolyse
(Krustrup et al., 2006). [La] augmente significativement par rapport aux valeurs de repos (1-2
mmol.L-1) mais reste généralement inférieure à 3-4 mmol.L-1 avec des valeurs fluctuant selon
les joueurs (cf. tableau 3). Cependant, lorsque les points se prolongent ou deviennent très
rapides, la lactatémie est susceptible d’atteindre des niveaux ponctuels supérieurs à 4 mmol.L-
1 (e.g. ≈ 6 mmol.L-1, (Christmass, Richmond, Cable, Arthur, & Hartmann, 1998), > 8 mmol.L-
1 (Mendez-Villanueva et al., 2007)), suggérant dans ces cas particuliers une contribution
importante de la voie anaérobie lactique. Christmass et al (1998) ont rapporté une augmentation
significative de [La] par rapport aux valeurs précédant l’exercice (2.1 ± 0.3 mmol.L-1) à partir
du quatrième changement de côté lors d’un match de 90 min (5.0 ± 1.0 mmol.L-1); la valeur
pic était atteinte lors du sixième changement de côté (5.9 ± 1.3 mmol.L-1) puis les valeurs
relevées lors des changements de côté suivants restaient relativement stables. On a observé une
corrélation entre l’élévation de la lactatémie et le nombre de coups frappés (Smekal, Baron,
Pokan, Dirninger, & Bachl, 1995). Des niveaux élevés de [La] lors des points éprouvants en fin
de match seraient susceptibles de déterminer le sort de la partie. En effet, une concentration de
lactate supérieure à 7-8 mmol.L-1 a été associée à une diminution de la performance technique
et tactique en tennis (McCarthy-Davey, 2000).
1.2.5.4 Difficulté de l’effort perçue (RPE)
La difficulté de l’effort perçue (RPE) est une mesure subjective de la perception de la pénibilité
de la tâche (Robertson & Noble, 1997) et validée pour le tennis (Mendez-Villanueva,
Fernandez-Fernandez, Bishop, & Fernandez-Garcia, 2010). Selon l’application de l’échelle de
6 à 20, il n’y a pas de différence de difficulté perçue selon que des joueuses de niveau
international soient dans un jeu de service ou de retour (12.2 ± 2.4 vs. 12.0 ± 2.3., P = 0.78)
(Fernandez-Fernandez, Sanz-Rivas, Fernandez-Garcia, & Mendez-Villanueva, 2008). D’un
autre côté, avec des joueurs professionnels, il a été montré que les RPE sont supérieurs sur les
jeux de service que sur les jeux de retour (Mendez-Villanueva et al., 2007). Cette même étude
29
montre des corrélations entre les RPE de 6 à 20 et le nombre de coups joués par point, ainsi
qu’avec la durée des points joués. Plus largement, peu de données ont été rapportées concernant
l’évolution de la RPE dans les sports de raquette. Par ailleurs, les études réalisées à ce jour
n’ont pas toujours utilisées les mêmes échelles pour évaluer la RPE ce qui rend difficile la
comparaison des résultats (cf. tableau 3).
1.2.6 Vitesse de Balle
Les vitesses de balle ont été enregistrées avec un pistolet radar (Stalker Professionnal Sports
Radar, Plymouth, MN, USA) (Fernandez-Fernandez, Kinner, & Ferrauti, 2010). En cherchant
une balle liftée, la moyenne des vitesses était de 86 km h1, alors qu’en frappant à plat avec de
l’engagement total la moyenne culmine à 120 km.h-1. Le coup droit est significativement plus
rapide que le revers (122 vs 111 km.h-1 sur TB, et 120 vs 112 km.h-1 sur moquette). Lors de
situations sollicitant exclusivement le coup droit, Reid et al. ont relevé des moyennes de vitesses
de balle allant de 113 à 125 km.h-1 (Reid, Duffield, Dawson, Baker, & Crespo, 2008). En
utilisant le même outil de mesure de la vitesse de balle, des valeurs de 120 ± 2 km.h-1 ont été
enregistrées pour des joueurs de niveau international (n = 7) en situation neutre (5 balles au
centre), et 105 ± 2 km.h-1 en situation défensive (Vergauwen, Spaepen, Lefevre, & Hespel,
1998). Le « stalker ATS radar gun » (Applied Concepts, Texas, USA) a été utilisé pour évaluer
les vitesses de balle en CD, produite lors de quatre situations d’entraînement sur des temps
d’effort de 30 et 60 s (Reid et al., 2008). Cette étude concernait six joueurs de haut niveau
australien âgés de 22 ans (± 6). Les vitesses s’échelonnaient en moyenne de 113.6 ± 13.7 km.h-
1 à 123.5 ± 10.8 km.h-1. La comparaison de six joueurs élite (âge 23 ± 2.3 ans; classement
ATP : 347 ± 238) avec sept joueurs élite junior (âge : 16.3 ± 0.5 classement national top 15
dans sa catégorie) montre, à travers une situation fermée, que la vitesse de balle semble être le
facteur déterminant de la différence de niveau de performance (Landlinger, Stöggl, Lindinger,
Wagner, & Müller, 2012). La précision n’est pas affectée par la vitesse de balle dans cette étude.
En revanche, les joueurs « ATP » ont des vitesses de balle supérieures en coup droit (124.5 ±
8.3 vs 114.1 ± 7.2 km.h-1) et en revers (120.0 ± 7.7 vs 109.1 ± 5.4 km.h-1) (Landlinger et al.,
2012). Plus récemment les vitesses de balle ont été estimées lors des éditions de 2012 à 2014
30
de l’Open d’Australie (cf. tableau 4) (Reid et al., 2016). Cette étude a été réalisée avec la
technologie Hawk-Eye.
Tableau 5. Caractéristiques des vitesses du service et des coups de fond de court lors de l’Open
d’Australie (d’après Reid et al, 2016).
Homme
Moy ± SD
Femme
Moy ± SD P ES
Service le plus rapide (km.h-1) 206.3 ± 11.8 171.8 ± 10.5 < 0.001 3.07
Moyenne des 1ers services (km.h-1) 184.3 ± 9.3 155.5 ± 9.8 < 0.001 3.02
Moyenne des 2nds services (km.h-1) 152.1 ± 9.6 131.2 ± 8.5 < 0.001 2.29
Moyenne des coups de FDC (km.h-1) 111.3 ± 5.5 106.1 ± 5.8 < 0.001 0.92
Moy: Moyenne ; SD : Ecart-type ; m : mètre ; P : indice de significativité statistique ; ES : Effect
Size ; FDC : fond de court (coup droit et revers).
1.2.7 Surface et influence sur le jeu
L’impact de la surface de jeu sur l’impact physique en match a été documenté, avec des
échanges plus longs et plus de frappes par échanges sur court lent (terre battue) que sur surfaces
rapides (Greenset®, par ex) (Morante & Brotherhood, 2006; Murias et al., 2007; O' Donoghue
& Ingram, 2001). L’analyse des durées de points comparées selon le type de surface sont de
plus en plus minces ces dernières années (Brown & O'Donoghue, 2008; Fernandez-Fernandez
et al., 2007; Fernandez-Fernandez et al., 2008). Une augmentation des durées de points joués
chez les hommes, lors des 4 grands chelems, a été montrée, pendant que cela diminuait chez
femmes sur tous les tournois excepté Wimbledon (Brown & O'Donoghue, 2008). Sur des
niveaux de jeu de haut niveau, mais inférieurs, Fernandez-Fernandez et al. ont trouvé des durées
d’échanges légèrement plus long sur terrain rapide (8.2 ± 5.2 s) que sur terre-battue (7.2 ± 5.2
s) (Fernandez-Fernandez et al., 2008). Dans ces deux études, les joueurs avaient plutôt un style
de jeu défensif au regard de la surface. Cela suggère que d’autres facteurs tels que les choix
tactiques (Smekal et al., 2001), ou le type de balles utilisées (ITF, 2007), pourraient impacter
la filière de jeu (durée des échanges) indépendamment de la surface du court. Par conséquent,
des précautions méthodologiques doivent être prises lorsqu’on compare les études.
31
1.3 Les tests d’effort
1.3.1 Les récommandations scientifiques et médicales pour la définition d’un test
d’effort avec incrémentation.
Il est courant d’utiliser les variables physiologiques recueillies à intensité maximale et sous
maximale, pour prédire des capacités d’endurance et construire un programme d’entraînement
(Bentley, Newell, & Bishop, 2007).
La question du protocole optimal (incrémentation, durée, ergomètre) se pose régulièrement, et
la validité ainsi que la reproductibilité des valeurs mesurées, sur des paliers allant de 1 à 5
minutes, a peu été explorées sur une population de sportifs entrainés (Bentley et al., 2007). Dans
leur revue de littérature, ils concluent en faveur des paliers de 3 minutes pour déterminer les
seuils ventilatoires, ainsi que les seuils lactiques. Cependant certains auteurs n’ont pas trouvé
de différences significatives sur ergocycle, en comparant des paliers d’1 minute avec des paliers
de 3 minutes (Amann, Subudhi, & Foster, 2004; Weston, Gray, Schneider, & Gass, 2002). De
plus, la puissance maximale mesurée lors d’un protocole court (palier d’1 minute) s’avère très
fiable sur ergocyle (coefficient de variation = 2%) (Balmer, Davison, & Bird, 2000). Malgré la
popularité des protocoles longs (≥ 3 minutes) pour évaluer des cyclistes entrainés (Bentley,
Wilson, Davie, & Zhou, 1998; Bishop, Jenkins, & Mackinnon, 1998; Padilla, Mujika,
Orbananos, & Angulo, 2000), d’autres résultats orientent pour une préfèrence envers les paliers
Figure 4. Représentation schématique du modèle d’optimisation de l’entraînement adapté aux
spécificités de la discipline sportive. Adapté d’après (Fernandez-Fernandez, Ulbricht, & Ferrauti, 2014)
32
d’une minute pour déterminer la PMA et les seuils ventilatoires (Lucia, Pardo, Durantez,
Hoyos, & Chicharro, 1998). La PMA est significativement supérieure sur ergocylce avec les
paliers d’une minute, en comparaison avec des paliers de 3 et 5 minutes (Bentley &
McNaughton, 2003; Bishop, Jenkins, McEniery, & Carey, 2000; McNaughton, Roberts, &
Bentley, 2006). Par ailleurs, il n’y a pas de différence significative sur la mesure de VO2max
entre des paliers de 1, 3 ou 4 minutes, sur rameur (Pierce, Hahn, Davie, & Lawton, 1999).
Il est suggéré de limiter la durée du test dans le temps. En effet, il préconise des tests d’une
durée de 8 à 12 min pour obtenir une valeur de VO2max fiable (Buchfuhrer et al., 1983). Plus
récemment, cette idée a été modérée en élargissant la fourchette entre 5 et 26 minutes au regard
des tests validés sur surtapis roulant, et entre 7 et 26 minutes sur ergocycle (Midgley, Bentley,
Luttikholt, McNaughton, & Millet, 2008).
La Société Française de Médecine du Sport a élaboré les recommandations suivantes (Vallier
et al., 2000)
La durée du test doit être comprise entre 7 et 20 minutes.
Le premier palier ne doit pas être trop brutal afin de ne pas trop solliciter les processus
anaérobies.
Il faut respecter un minimum de 48h entre deux tests maximaux, et ne pas avoir effectué
de charge importante de travail dans les 48h précédant la réalisation de l’épreuve.
1.3.2 Détermination de l’atteinte d’une PMA
L’American College of Sports Medicine recommande quatre critères pour déterminer la PMA :
un plateau de VO2 défini comme une augmentation de moins de 1,5 mL.min-1.kg-1 malgré une
augmentation progressive de l'intensité d’exercice, un Quotient Respiratoire de 1,1 et au-dessus,
une FC autour de 95% de la FCmax relative à l’âge, [La] supérieure à 8 mmol.L-1 (ACM'S,
2006). Le plateau de VO2 proposé par Taylor et al. (Taylor, Buskirk, & Henschel, 1955) a été
discuté ces dix dernières années. Il a été critiqué à cause d’un manque de bases théoriques et
statistiques (Astorino, Robergs, Ghiasvand, Marks, & Burns, 2000). En revanche, bon nombre
d’études montrent que la phase de vérification ne modifie pas les valeurs de VO2max (Schaun,
2017) identifiées initialement avec la technique de Taylor et al (Taylor et al., 1955).
33
1.3.3 La phase de vérification pour confirmer la VO2max
Considérer VO2peak comme la VO2max peut représenter une erreur ou une limite méthodologique
dans la mesure où l’intensité maximale à laquelle des personnes peuvent stopper leur effort sans
csans être allées au bout de leur capaccité, par manque de motivation ou pour cause de fatigue
(Poole & Jones, 2017). VO2peak correspond à la valeur la plus haute de VO2 atteinte lors d’un
test d’effort (Poole, Wilkerson, & Jones, 2008). Par conséquent, il est clair qu’une phase de
vérification est souhaitable pour déterminer avec fiabilité une mesure de VO2max. A ce jour, les
modalités de vérification restent variées, sans consensus ciblés en fonction des populations
(Jeunes, âgés, sportifs de haut niveau, etc…) (Schaun, 2017). Cette démarche de vérification ne
semble pas particulièrement destinée aux sportifs de haut niveau, mais plutôt aux sujets ayant
une faible connaissance de leur capacité et une motivation limitée
1.3.4 Les Tests de terrain
1.3.4.1 Tests généraux (non spécifiques)
Plusieurs tests généraux progressifs d’estimation de la capacité maximale aérobie ont été
proposés au début des années 80 (Brue, 1985; L. Leger & Boucher, 1980). Cependant, le test
navette d’évaluation de la vitesse maximale aérobie (VMA) (L. A. Leger & Lambert, 1982) est
celui qui est le plus utilisé aujourd’hui, car il constitue le test d’effort pour le suivi fédéral des
jeunes joueurs de tennis français. La facilité de la mise en place de ce test et la possibilité de
faire passer de nombreux sujets lors d’une même session de test expliquent sa large application.
Il s’agit d’une épreuve individuelle ou collective qui détermine la VMA définie comme la
vitesse théoriquement minimale sollicitant la consommation maximale d’oxygène. Cette
épreuve estime de manière indirecte la VO2max. Les sujets effectuent des courses navette entre
deux plots espacés de 20 m, sous la forme d’allers-retours, et de suivre la vitesse indiquée par
un signal sonore. A chaque indication sonore, le sujet doit se trouver au niveau de l’un des plots.
La vitesse de course initiale est de 8,5 km.h-1 puis est progressivement incrémentée de 0.5 km.h-
1 toutes les minutes. L’épreuve prend fin avec l’épuisement du sujet. La vitesse du dernier palier
de course complètement terminé permet de déterminer la VMA de l’athlète et d’estimer sa
VO2max.
34
Limites- les distances de 20 m et les déplacements unidirectionnels de ce test ne sont pas
caractéristiques des courses effectuées sur le court.
A partir de ces considérations, plusieurs tests de terrain (plus ou moins) spécifiques au tennis
ont été développés en vue d’évaluer la capacité de performance physique et technique dans un
contexte adapté.
1.3.4.2 Tests semi-spécifiques
Cependant, en considérant le pattern d’activité intermittent au tennis, la pertinence de ces tests
continus a été questionnée, conduisant au développement de procédures de tests comme les
procédures « Yo-Yo Intermittent Recovery » (Bangsbo, Iaia, & Krustrup, 2008) et « 30-15
Intermittent Fitness Test » (Buchheit, 2008) présentant un haut degré de validité et une
excellente reproductibilité. Brièvement, les tests Yo-Yo consistent à répéter des courses
navettes (2 20 m) à une vitesse progressivement accélérée, alternés avec des périodes de
récupération active (2 5 m jogging) de 10 s. Le niveau 1 démarre à une vitesse plus lente que
le niveau 2 (vitesse initiale de 10 et 13 km.h-1, respectivement) et l’incrément de charge est
aussi plus modéré. Le test « Yo-Yo-IR1 » évalue l’habilité à réitérer des efforts de façon
intermittente avec une contribution aérobie plus marquée que le test « Yo-Yo-IR2 » qui sollicite
fortement aussi bien les systèmes aérobies et anaérobies de production d’énergie. Le « 30-15
Intermittent Fitness Test » est constitué de périodes de course de 30 s, entrecoupées de périodes
de récupération marchées de 15 s. Durant les périodes d’effort, il s’agit de courir en allers-
retours, sur une distance de 40 m, à une vitesse progressivement incrémentée (0,5 km.h-1) à
chaque course par une bande sonore. Ceux-ci demeurent trop peu spécifiques et ne respectent
pas précisément les caractéristiques du jeu (distances de courses trop importantes, pas de prise
d’information visuelle, changements de direction de type ’volte-face’, course sans raquette).
Aussi, des procédures de tests spécifiques au tennis ont été développées pour répondre à ces
exigences.
35
1.3.4.3 Tests Spécifiques (physiques et techniques)
Le Leuven Tennis Performance Test (Vergauwen et al., 1998)
Un problème central de la recherche appliquée en tennis est le faible nombre de procédures
visant à évaluer de manière fiable les déterminants de la qualité de la frappe dans les sports de
raquette. Le Leuven tennis performance test développé par Vergauwen et al. (1998) est une
procédure expérimentale réalisée sur le court. Elle a pour objectif de mesurer la qualité du jeu
à partir d’indicateurs tels que le pourcentage d’erreur, la vitesse et la précision des coups, lors
de situations tactiques simulant la compétition chez 27 joueurs de niveau national à
international. D’un point de vue pratique, ce test consistait en la réalisation de 350 coups
représentant cinq jeux de dix points. Chaque jeu consistait en l’exécution de trois points neutres,
quatre points défensifs et trois points offensifs. Chaque point débutait par un service (1ère ou
2ème balle) et cinq balles étaient projetées par une machine lance-balles. Deux diodes lumineuses
s’allumaient alternativement afin d’indiquer au joueur les cibles à atteindre. Pendant la
procédure, les sujets observaient 20 s de récupération entre les points et 90 s entre les jeux. La
variation des directions et de l’intervalle de temps entre les projections produisait des points à
caractère plus ou moins offensif. Ce test a été utilisé pour étudier les effets du niveau de pratique
et de la fatigue sur la qualité de la frappe dans un contexte approprié au jeu. Les principaux
résultats ont montré que les joueurs de niveau international produisaient des coups plus
puissants (vitesse de balle plus élevée) et plus précis (placement des balles par rapport aux
lignes, moins d’erreurs) que les joueurs nationaux. La qualité des coups de fond de court et de
la seconde balle de service diminuait au cours d’un match standardisé de 2 h. Cependant les
résultats de cette étude restent essentiellement descriptifs, puisqu’aucune hypothèse n’est
formulée pour expliquer les différences constatées entre les deux groupes ou en situation de
fatigue. Quoiqu’il en soit, cette procédure de test a également montré sa validité pour évaluer
la qualité du jeu dans différentes situations simulant la compétition. Egalement, un test visant
à évaluer spécifiquement l’efficacité du coup droit chez des jeunes tennismen a récemment été
présenté (Vergauwen, Madou, & Behets, 2004).
36
Limites : Ces tests rendent possible l’obtention d’informations pertinentes et reproductibles sur
la qualité de la frappe du joueur de tennis lors de différentes situations de jeu répliquant la
compétition. Cependant, ils ne permettent pas d’évaluer les capacités physiques. De plus,
l’utilisation de ce test apparaît limitée à un nombre restreint de joueurs (élites), dans la mesure
où sa réalisation requiert une machine lance-balles, un système de programmation de diodes
lumineuses, un radar ou encore une caméra vidéo.
Le « On-Court » Endurance Testing in Tennis (Smekal et al., 2000)
L’objectif de ce test est de comparer les réponses métaboliques et physiologiques de 12 joueurs
de tennis (niveau national et régional) ayant participé à deux tests incrémentaux : un test de
terrain incluant des éléments de jeu (frappe de balle, déplacements spécifiques) et un test de
laboratoire réalisé sur tapis roulant. Le test de terrain consistait en la réalisation de 12 frappes
de balle de fond de court par minute, projetées par une machine lance-balles. L’incrémentation
était de + 2 balles min-1, toutes les 3 min, avec une récupération de 30 s pendant lesquelles une
mesure de lactate était réalisé à partir de sang pris aun niveau du lobe de l’oreille. Les joueurs
devaitent frapper alternativement des coups droits et des revers croisés. Les enregistrements de
VO2 pendant le test en laboratoire étaient utilisés afin d’établir la charge initiale lors du test de
terrain. Une analyse de la précision des coups a également été réalisée. Les principaux résultats
de cette étude montrent des différences concernant les valeurs maximales des variables
physiologiques (VO2, VE, VT et [La-]) étaient inférieures lors du test spécifique, suggérant une
complémentarité des deux types de test. Les auteurs proposent une explication autour
d’adaptations liées à l’entraînement dans le geste spécifique. Egalement, l’intensité du test de
terrain (évaluée par le nombre de coups frappés par minute) était fortement corrélée (r = 0.94)
à l’ordre de classement des joueurs, suggérant que ce test est valide pour évaluer le niveau de
performance. A contrario, aucune corrélation n’a pu être trouvée entre le classement et les
variables physiologiques mesurées. Selon les auteurs, l’indice de précision dans les conditions
de jeu qu’ils ont aménagé seraient particulièrement intéressant pour les joueurs juniors, et moins
adapté au joueurs de haut niveau. Malgré tout, nous trouvons très intéressant le choix de la
zone-cible matérialisé à partir de 1m derrière la ligne de carré de service, située entre la ligne
37
de simple et une droite perpendiculaire à la ligne de fond de court qui part à 1m du milieu du
court. (cf. figure 5 ci-après).
Limites - La corrélation entre le niveau de précision et le classement s’explique probablement
par le style de jeu des participants à l’étude. En effet, les auteurs ont précisé qu’il s’agissait très
majoritairement de joueurs de fond de court ayant une nette préférence pour la terre battue et le
jeu défensif. Même si la reproductibilité du test a été démontrée à partir de 8 joueurs sur des
mesures physiologiques et de précision, entre deux réalisations de test à 4 jours d’intervalle,
nous émettons des doutes sur la fiabilité de la machine, en termes de précision et de vitesse de
balle produite. En effet, nous pouvons nous interroger sur l’outil pour lequel nous n’avons pas
d’informations précises. D’autre part, les paliers de 3 minutes limitent inévitablement
l’engagement dans la frappe, et pourraient très bien expliquer les plus faibles valeurs
physiologiques mesurées pendant le test de terrain.
Loughborough Intermittent tennis test (Davey, Thorpe, & Williams, 2002)
Le but de l’étude présentée par Davey et al. (2002) était d’éxaminer les effets de la fatigue sur
la performance en tennis évaluée par la précision des coups. Ainsi, les sujets ont réalisé deux
types de tests 1) des sessions pré- et post-tests incluants des services et des coups de fond de
court et 2 ) un test fatiguant qui consistait en la réalisation de périodes de tennis de 4 min
entrecoupées de 40 s de récupération jusqu’à l’épuisement du sujet. Une machine lance-balle
Figure 5. Schéma du « On-Court » Endurance Testing in Tennis.(Smekal et al., 2000)
38
était utilisée afin d’envoyer aléatoirement des balles à une cadence de 30 balles min-1. Les
résultats principaux de cette étude ont mis en évidence qu’après la réalisation du Loughborough
Intermittent test (≈ 35 min) la précision des coups de fond de court et du service était
respectivement diminuée de 69% et 30%.
Limites - Ce test apparaît intéressant à intégrer dans la programmation d’entraînement du
joueur de tennis afin d’évaluer son comportement en situatoin de fatigue. Mais le type de fatigue
induit ne reflète pas précisément les patrons de l’activité (durées d’éxercice et de récupération)
observés lors des matchs de tennis.
Les zones de précision étant relativement difficiles à atteindre (pour les coups de fond de court,
elle est située dans les deux angles de fond de court, et ne mesure que 1.5 m2), les niveaux de
précision étaient faibles dans les 2 tests (avant et après l’exercice fatiguant). En effet, on
compare des niveaux de précision à peine autour de 10% sur les coups de fond de court, et
autour de 20% sur les services.
Specific incremental field for aerobic fitness in tennis (Girard, Chevalier, Leveque,
Micallef, & Millet, 2006)
Le but de l’étude était 1) de développer un test d’effort progressif incluant certains éléments de
la pratique du tennis (FT); et 2) de comparer les réponses physiologiques (FC et [La]), la
perception subjective de l’effort (RPE), à effort maximal et aux 2 seuils ventilatoires,
enregistrées durant ce test sur le terrain à celles observées lors d’un test progresif sur tapis
roulant, avec neuf joueurs de tennis bien entraînés (âge moyen : 16.0 ± 1.6 ans, fréquence
d’entraînement moyenne 8.2 ± 3.1 h.sem-1).
Le test sur tapis (TT) roulant consistait en une charge de travail continue de 9 km.h-1 d’une
durée initiale de 3 minutes, suivie d’une augmentation de 0.5 km.h-1 toutes les minutes (pente
0%). Chaque phase se composait d’une période de course de 45 s suivie de 15 s de récupération
active pendant lesquelles les sujets devaient marcher à une vitesse de 5 km.h-1.
Le FT consistait à répéter des déplacements reproduisant ceux observés au tennis. Chaque phase
comprenait sept allers-retours effectuées à partir d’une position centrale en direction d’une des
six cibles situées sur le court, suivies d’une période de récupération active de 15 s (cf. figure
6). Chaque série de 7 courses incluaient deux courses vers l’avant (offensives), trois courses
39
latérales (neutres) et deux courses vers l’arrière (défensives) réalisées de manière aléatoire. Une
fois arrivé à l’endroit de la cible, le sujet devait mimer une frappe puissante comme s’il était en
match, puis reculer vers la ligne de fond après chaque coup. Les vitesses et directions des
déplacements étaient contrôlés par des retours visuels et sonores à partir d’un ordinateur.
Brièvement, un logiciel spécifique était utilisé afin d’émettre un son (bip) et de projeter
simultanément une image d’un joueur se déplaçant autour de la cible à atteindre. Ces vitesses
et séquences de déplacements s’étalaient sur 40.5 s à la première séquence, pour décroître
progressivement de 0.8 s par palier. La fiabilité du test a été déterminée chez quatre sujets
réalisant deux FT en l’espace d’une semaine.
Les TT et FT étaient réalisés jusqu’à l’épuisement des sujets. A cet instant, les valeurs de [La]
et de RPE étaient déterminées à partir d’un analyseur portatif (lactate Pro, LT-1710, Arkray,
Japon) et de l’échelle de Borg à 15 échelons, respectivement. Les valeurs les plus élevées
enregistrées pour la FC au-dessus de 15 s d’effort (S810, Polar, kempele, Finlande) lors des
tests FT et TT étaient considérées comme les valeurs de FCmax. La comparaison du FT et du TT
montre qu’à intensité maximale, les valeurs physiologiques (VO2, VCO2 et QR) sont
significativement supérieures avec le FT. Cela suggère que les les valeurs de VO2max issues
d’un test de laboratoire n’estiment pas assez précisément la condition physique d’un joueur de
tennis.
Limites - Ce test n’est pas spécifique dans la mesure où il n’y a pas de vraies frappes de balle.
De plus, la majorité des courses se font vers l’avant, à l’intérieur du court, alors que l’analyse
des matchs de haut niveau à travers 35 matchs de Roland Garros 2011 montre que 70.6% des
déplacements des hommes s’effectuent derrière la ligne de fond de court, et 84.4% pour les
femmes (Dupuy et al., 2012).
40
The Hit & Turn Tennis test (Ferrauti, Kinner, & Fernandez-Fernandez, 2011)
Le test Hit & Turn tennis est un test d’effort spécifique acoustique. 96 joueurs de tennis (53
hommes, 45 femmes) d’âges différents ont participé à la validation de ce test comparé avec le
test de smekal et al. (2001), et un test de course sur tapis roulant. La vitesse de balle utilisée
avec la machine lance-balles est fixée à 70 km.h-1.
Le test Hit & Turn comprend 20 paliers avec une diminution du temps entre les signaux sonores
produits (0.1 s par palier) alternativement sur le coup droit et le revers, en commençant à 4.9 s
pour réduire à 3.0 s (palier 20). Chaque niveau dure entre 47-50 s, soit 12-16 frappes simulées.
Les formes de dépacements sont imposées en dissociant la première partie de la course en pas
croisés suivis de pas chassés jusqu’au milieu du terrain, suivis d’une course en direction de
l’angle du court opposé. Les déplacements sont réalisés le long de la ligne de fond de court en
allant d’un angle du terrain de double à l’autre. Il y a 10 s de récupération entre chaque palier.
Après les paliers 4, 8, 12, et 16, la pause dure 20 s afin de pouvoir prendre les lactates.
L’analyseur de gaz utilisé est le Metamax II CPX (Cortex, Leipzig, Germany). Une meilleure
corrélation entre la performance maximale (r = 0.81, P < 0.01) et la consommation maximale
d’oxygène (r = 0.83, P < 0.01) a été observée entre le test Hit & Turn et le test de Smekal, en
comparaison avec la corrélation entre le Hit & Turn et le test sur tapis.
Pour le test-retest, il a été trouvé une corrélation significative entre la performance maximale
sur la même surface (r = 0.83, P < 0.01) et sur différentes surfaces (r = 0.74, P < 0.01).
Figure 6. Configuration du court pour le test d’effort progressif conçu pour les joueurs de tennis.
Indication de l’emplacement des cibles pour les déplacements vers l’avant (cônes noirs), les déplacements
latéraux (cônes gris) et les déplacements vers l’arrière (cônes blancs).
41
Limites - La frappe simulée pose un problème dans la mesure où l’engagement ne peut pas être
comparable à une vraie frappe. Cela pose le problème de la spécificité du test. De plus, le jeu
de jambes s’adapte naturellement au rythme du jeu, et peut s’organiser sur de la course droite
parallèle au filet lorsque le rythme l’impose. En l’occurrence, l’organisation de ce test ne le
permet pas.
La distance parcourue entre chaque simulation de frappe ne paraît pas adéquate, trop longue au
regard de l’analyse de l’activité. Il paraît possible d’obtenir une PMA avec moins de distance
entre chaque frappe.
Le NAVTEN (in “Comparaison of two aerobic field tests in young tennis
players” (Fargeas-Gluck & Leger, 2012)
Cette étude compare la réponse maximal d’un nouveau test d’effort spécifique tennis, le
NAVTEN, à un test très connu et très pratiqué, le test Navette (ou 20m SRT) (L. A. Leger &
Lambert, 1982). La comparaison NAVTEN vs. 20m SRT est intéressante car ce-dernier est le
test de terrain de référence depuis 1988 pour les joueurs de tennis. Le NAVTEN est un test
intermittent (1min /1 min) avec déplacements latéraux et frappes de balle. Le joueur court en
direction de la balle lancé par un entraineur dans une zone cible matérialisé par un triangle de
1.0 x 1.5 x 1.5 m située à 1.5 m de la ligne de fond. L’entraîneur situé 1.5 m derrière le filet
envoie les balles selon un rythme imposé par une bande sonore. Les balles sont envoyés selon
la séquence suivante : CD, Rev, Rev, CD, CD, Rev, CD, CD, Rev, Rev. Il y a ainsi un équilibre
entre le nombre de Rev et CD joués, et le nombre de courses sur moitié de terrrain (2 x 5 m)
comparable aux grandes courses (1 x 10m). Entre chaque balle le joueur doit revenir sur une
position centrale située 1m derrière la ligne de fond. Les paliers sont exprimés en vitesse de
course, à partir de la distance à parcourir et du temps entre chaque envoi de balle. La vitesse
initiale est de 5 km h-1 pour les enfants de moins de 12 ans, et de 6 km.h-1 pour les enfants de
plus de 6 ans, avec une incrémentatoin de 0.5 km.h-1. Par exemple, à 5 km.h-1, les balles sont
envoyés toutes les 7.2 s. L’incrément choisi est d’une balle supplémentaire par palier. Le
meilleur a ateint le palier 18 balles.min-1. 10 jeunes joueurs élite agés de 12.9 ans ± 0.3
(moyenne ± SD) ont pratiqué les 2 tests avec un suivi de la FC et de la VO2. Le 20m SRT et le
42
NAVTEN montrent une FCpic (202 ± 6.1 vs 208 ± 9.5 bpm) et une VO2pic (54.2 ± 5.9 vs 54.9
± 6.0 mL.min-1.kg-1) similaires. La corrélation de pearson entre les deux tests était de 0.88 pour
le VO2pic et de 0.92 pour la vitesse maximale. L’utilisation du NAVTEN est donc supportée
par les résultats obtenus. Le fait que 2/3 des sujets aient obtenu des classements (de
performance) différents dans les 2 tests suggère que le NAVTEN pourrait être plus spécifique
que le test navette pour évaluer l’aptitude physique aérobie des joueurs de tennis. De plus, le
NAVTEN est plus pédagogique pour des jeunes, même si les valeurs maximales sont très
proches. Il est intéressant de constater que les vraies frappes de balles (à plat ou liftées) dans un
protocole spécifique amènent le joueur à des FCpic et des VO2pic supérieures.
Limites- Considérer la vitesse de déplacement dans l’analyse à partir d’une supposition de
distance parcourue de 10m entre chaque frappe n’apparaît pas très fiable car, une fois de plus,
tout dépend de l’envoi de balle. Dans le cadre décrit, il s’agissait d’un entraîneur. La distance
et la vitesse de déplacement dépendent de la balle envoyée (vitesse et effet). En effet, selon la
qualité de la balle envoyée, au-delà de la précision, on pourra aller la jouer à l’intérieur du
terrain ou devoir s’adapter en la jouant probablement derrière la ligne de fond de court. Les
auteurs auraient pu en rester au temps total de maintien dans le test pour comparer les
performances. La détermination de la vitesse maximale de course n’était probablement pas
indispensable. Le choix d’1min de récupération entre les paliers n’a pas été discuté et justifié.
Le SET-Test (Specific Endurance Tennis- test) (Baiget, Fernandez-Fernandez,
Iglesias, Vallejo, & Rodriguez, 2014)
Cette version modifiée du test précédemment publié par Smekal et al. (2000) été validée et
publiée. Le protocole a été approuvé en étroite collaboration avec des entraîneurs de haut niveau
(entraîneurs professionnels, certifié avec le plus haut niveau par la Fédération espagnole de
tennis [RFET], et avec un minimum de 10 ans d'expérience). Sans pouvoir simuler la grande
variété de situations de jeu lors d'un match de tennis, il comprend certains éléments standardisés
du tennis. Il est pratiqué sur un court de tennis, et comprend une analyse de la précision des
frappes. Le test de terrain original de Smekal et al. (2000) avec une fréquence de balles de 12
coups par minute au début, avant d’être augmentée de 2 coups par minute toutes les 3 minutes,
43
était également basé sur l’utilisation d’une machine lance-balles. Les modifications par rapport
à ce test initial sont (a) l'inclusion de paliers plus courts (2 minutes au lieu de 3 minutes) et (b)
le test commençant par une fréquence de balles de 9 balles.min-1 au lieu de 12 balles.min-1, avec
une incrémentation de 2 balles.min-1 toutes les 2 minutes, en continu. Ces modifications ont été
mises en place pour limiter la durée du test dans les limites favorisant une détermination fiable
et cohérente des paramètres cardiorespiratoires (VO2max et les seuils ventilatoires), avec une
durée de test comprise entre 8 et 20 minutes (Vergauwen et al., 2004) . La vitesse de la balle
produite par la machine était constante (68.6 ± 1.9 km.h-1). Les balles étaient alternativement
projetées par une machine à balles (Pop-Lob Airmatic 104, Bagneux, France) à droite et à
gauche de la ligne de fond de court. Les participants doivent frapper en alternance coups droits
et revers croisés, ou long de ligne (effet lifté ou plat). Les coups slicés ne sont pas autorisés
pour éviter qu’ils influencent le déplacement du joueur à la balle en nuisant à la réponse
physiologique, et donc à la fiabilité du test.
Le test s'arrête lorsque le joueur ne suit plus le rythme ou fait chuter brutalement sa performance
technique.
En plus des mesures physiologiques (échanges gazeux et FC), une évaluation objective du
« TE » (Efficacité Technique) a été effectuée. L'efficacité technique a été calculée sur la base
du pourcentage de coups réussis. Les critères de réussite ont été définis comme suit: (a)
précision: la balle retournée par le joueur devait rebondir à l'intérieur de la cible (idem Smekal
et al. (2000), cf. Figure 5) et (b) puissance: une fois que la balle a rebondi à l'intérieur de la
zone cible, elle doit passer par-dessus la ligne électrique (située à 5 m du centre de la ligne de
fond de court et à 4 m de la ligne latérale), avant de rebondir pour la deuxième fois (cf. Figure
5).
La machine à balles est étalonnée manuellement avant chaque test. Un minimum de 40
nouvelles balles de tennis (Babolat Team Spain) ont été utilisées pour chaque test.
A partir de ce test, la notion de fréquence maximale aérobie de balles frappées (« Maximal
Aerobic Frequency of ball hitting ») a été mise en avant et publiée (Baiget, Iglesias, &
44
Rodriguez, 2017). Cette valeur est déterminée pour la fréqeunce de balles à laquelle apparaît la
VO2max.
Figure 7. Exemple chez un sujet de la consommation d’Oxygène (ligne de points) et évolution par
paliers (« stage ») pendant SET-test. Les paramètres indiqués sont la féquence maximale aéobie de
balles frappées (MAF), c’est à dire, la plus faible intensité à laquelle apparaît pendant 15 secondes une
moyenne de VO2 équivalente à VO2max; dernier palier (LS: (« last stage »)), c’est à dire l’intensité
soutenue pendant au moins 1 minute à la fin du test; et le palier maximal atteint (MAX), c’est à dire,
l’intensité à l’arrêt de l’exercice. (Baiget et al., 2017).
Limites- Ce test contient 2 inconvénients majeurs a) sans récupération entre les paliers de 2
minutes, on peut s’attendre à une saturation de l’avant-bras causée par la longueur du temps de
jeu continu (min.s) (13.38 ± 01.36 [13.05 - 14.13]). Dans ces conditions se pose la question
de la perte de performance technique qui est mesurée. Est-elle dûe à une difficulté de l’exerice
ou à une ischémie localisée au niveau de l’avant-bras ? Avec une valeur de VO2max au plus haut
à 57.5 mL.min-1.kg-1 avec 7 joueurs classés entre la 600ème et la 1000ème place ATP (et un panel
de 35 sujets), on est en mesure de se questionner sur la fiabilité de ce test pour amener les
joueurs à VO2max. Les valeurs de MAF (18.1 ± 1.5 [17.6 – 18.6] balles.min-1) sont très basses,
probablement pour les mêmes raisons que celles développées ci-dessus. Elle diffère peu du
dernier palier atteint (20.2 ± 1.7 [19.7 – 20.8]). Cela pose un problème de cohérence entre une
démarche qui paraît scientifiquement recevable et des données complètement inexploitables
pour l’entraînement de joueurs de haut niveau, voire de niveau confirmé en club. Les valeurs
de MAF pour construire des séances d’entraînement, correspondent à une intensité inférieure à
ce que nous utilisons au 1er seuil ventilatoire avec des joueurs(ses) de haut niveau ( Brechbuhl,
45
Girard, Millet, & Schmitt, 2016; Brechbuhl, Girard, Millet, & Schmitt, 2016; Brechbuhl,
Girard, Millet, & Schmitt, 2017; Brechbuhl, Girard, Millet, & Schmitt, 2017).
Nous faisons le même constat limitant que pour les tests précédents au niveau de la technologie
utilisée de laquelle dépend la précision du test. Nous préférons notre technologie hightof® et
ses garanties de précision désormais publiées et disponibles (Brechbuhl, Millet, & Schmitt,
2016). Leurs vitesses de balle produites par leur machine, en admettant qu’elle soit constante,
paraît trop lente (68.6 km.h-1 ± 1.9 km.h-1).
La création d’un test d’effort fiable qui intègre des paramètres techniques et physiologiques
permet de mieux estimer le niveau d’aptitude à une performance à venir. Il apparaît également
intéressant d’évaluer les effets d’un entraînement (e.g., RSH) à travers l’analyse de paramètres
intégrés dans une séquence unique qui n’excède pas 25 min. La littérature scientifique a déjà
montré des effets susceptibles d’améliorer les performances physiques des joueurs de tennis.
1.4 La répétition de sprint en hypoxie, un élément de réponse
L’entraînement en altitude (ou hypoxique) est apparu avec les Jeux Olympiques de Mexico
(1968) et a connu un intérêt grandissant (tableau 5) dans le but d’augmenter la performance au
niveau de la mer (ou normoxique) ou pour permettre une acclimatation efficace en vue d’une
compétition organisée en altitude.
Tableau 6. Evolution des méthodes d’entraînement en hypoxie à travers le temps.
Méthodes Abréviation Année Sport Publication
Vivre et s’entraîner en altitude
LHTH 1960’s Endurance (Dill & Adams, 1971)
Interval-training en hypoxie
IHT 1960’s Endurance (Roskamm et al., 1969)
Vivre en altitude et s’entraîner au
niveau de la mer
LHTL 1997 Endurance (Levine & Stray-Gundersen,
1997)
Renforcement musculaire en hypoxie
RTH 2000 Puissance (Friedmann et al., 2003)
Répétition de sprints en hypoxie RSH 2013 Intermittent (Sports collectifs,
ou de raquette)
(Faiss, Leger, et al., 2013)
Vivre en altitude et s’entraîner au
niveau de la mer et en altitude
LHTLH 2015 Intermittent (Sports collectifs,
ou de raquette)
(Brocherie, Millet, et al.,
2015)
Vivre en altitude et s’entraîner en
altitude et au niveau de la mer
THTHL 2015 Endurance (Rodriguez et al., 2015)
46
Le succès des méthodes « traditionnelles » - LHTH et LHTL (exposition chronique >12h/jour
sur une période minimum de 10-12 jours) – repose principalement sur l’effet érythropoïétique
(Girard, Brocherie, & Millet, 2017). Ces dernières ont été historiquement utilisées par les
athlètes d’endurance dans le but d’améliorer leur performance au niveau de la mer (Millet,
Roels, Schmitt, Woorons, & Richalet, 2010; Wilber, Stray-Gundersen, & Levine, 2007).
L’utilisation de l’hypoxie hypobarique ainsi que l’altitude simulée (hypoxie normobarique) lors
d’exercice à intensité maximale ou proche de celle-ci sont de plus en plus populaires dans
l’optique d’optimiser la performance dans les sports-collectifs (Girard et al., 2013). La dernière
décennie a été marquée par le développement de méthodes innovantes s’appuyant sur la notion
de « Vivre en bas – s’entraîner en haut » (cf. Figure 8), avec de nouvelles connaissances
relatives à l’impact d’une exposition hypoxique sur les performances en sprint associées à des
facteurs non hématologiques avec un rôle encore plus significatif sur la capacité de performance
(Gore, Clark, & Saunders, 2007).
Figure 8. Panorama actualisé par Girard et al. (2017) des différentes méthodes d’entraînement en
Altitude/Hypoxie utilisés par une variété d’athlètes. Adapté de (G. P. Millet, Faiss, Brocherie, & Girard,
2013) BFR : Restriction du flux sanguin (« Blood Flow Rectriction »), CHT : Entraînement en hypoxie
continu (« Continous Hypoxic Training »), CO2 absorption (Réinspiration avec un masque), HH
(Hypoxie Hypobarique), IHE (Exposition intermittente à l’Hypoxie), IHIT (Exposition intermittente à
l’Hypoxie pendant un travail intermittent), IHT : Entraînement hypoxique par intervalles, IPC : Pré-
conditionnement ischémique, LHTH : Vivre haut – s’entraîner haut (« Live High –Train High »),
LHTL : Vivre haut – s’entraîner bas (« Live high-train Low »), LLTH : vivre bas – s’entraîner haut
(« Live Low – Train High), LHTHL : vivre haut – s’entraîner haut en étant en bas, LHTLH : vivre haut
– s’entraîner au niveau de la mer, et en altitude, NH : hypoxie normobarique, RSH : répétition de sprint
en hypoxie, RTH : Renforcement musculaire en hypoxie, VHL : hypoventilation volontaire à faible
volume pulmonaire.
47
Le joueur et son encadrement disposent aujourd’hui d’outils et de méthodes d’entraînement
divers et variées. Dans un contexte dense en périodes de compétitions, nous estimons qu’il faut
notamment optimiser le temps d’entraînement en ciblant les qualités physiques à développer
prioritairement avec les méthodes les plus adaptées. Le développement des capacités
physiologiques en dehors du court doit prendre le moins de temps possible pour laisser de la
disponibilité pour les habiletés techniques. Le challenge consiste à utiliser le stress
physiologique le plus efficace pour une amélioration de la capacité à réitérer des hauts niveaux
d’intensité soutenue par une récupération rapide et optimisée (Reid, Crespo, Lay, & Berry,
2007; Reid et al., 2016).
On croit généralement que l'amélioration de la condition physique, comme la vitesse, dépend
d’un programme spécifique destiné à améliorer les paramètres neuromusculaires (Buchheit,
Mendez-Villanueva, Quod, Quesnel, & Ahmaidi, 2010; Venturelli, Bishop, & Pettene, 2008),
alors que les programmes de répétitions de sprints montraient un impact plus important sur les
performances de sprint- navette unique et répétés (Buchheit, Mendez-Villanueva, Delhomel,
Brughelli, & Ahmaidi, 2010; Fernandez-Fernandez, Zimek, Wiewelhove, & Ferrauti, 2012).
Conjointement au développement de procédures d’évaluation innovantes et valides,
l’entraînement en hypoxie s’avère potentiellement un levier cohérent pour la performance au
tennis. L’ajout d’un stimulus hypoxique lors d’un exercice, se traduisant par une diminution
plus marquée de la pression en O2 dans le muscle (Hoppeler & Vogt, 2001), améliorerait
l’efficience du système neuromusculaire, notamment via des réponses transcriptionnelles
augmentées (i.e., quantité d’ARNm impliqués dans le fonctionnement du métabolisme aérobie).
Et ce, plus particulièrement lors d’exercices intermittents à haute intensité, puisque cela
favoriserait des adaptations spécifiques (augmentation du nombre de capillaires par fibre, de la
densité mitochondriale, de la concentration en myoglobine et de l’activité oxydative
enzymatique) au niveau musculaire qui ne se produisent pas en condition normoxique ou alors
à un degré moindre (Hoppeler & Vogt, 2001).
Alors que différentes méthodes d’entraînement en hypoxie sont envisageables, avec des
protocoles plus ou moins contraignants, une équipe pionnière de l’UNIL (Faiss, Leger, et al.,
48
2013) a démontré la supériorité de la méthode RSH sur la capacité à repousser la baisse de
production d’un haut niveau d’intensité physique, sur des efforts brefs. D’autres études ont
exploré les effets de RSH sur la performance sportive intermittente de haute intensité
(Brocherie, Girard, Faiss, & Millet, 2015; Gatterer et al., 2014; Goods, Dawson, Landers, Gore,
& Peeling, 2015) et les avantages putatifs de RSH par rapport à un protocole similaire en
normoxie (RSN) (Faiss, Leger, et al., 2013), sans que de effets sur la performance au tennis
n’aient été encore abordé. RSH apparaît comme une stratégie d'entraînement prometteuse dans
les sports de raquette pour éventuellement améliorer la performance liée au match (Faiss,
Girard, & Millet, 2013).
Les effets de l’entraînement RSH ont déjà été évalués et des améliorations de la performance
physique au niveau de la mer ont été mesurés (cf. Tableau 7).
Il a déjà été montré une amélioration de la perfusion sanguine au niveau musculaire (Faiss et
al., 2015) et cérébral (Galvin, Cooke, Sumners, Mileva, & Bowtell, 2013), suite à un cycle
d’entraînement sous la forme RSH, à partir de la mesure des concentrations de
désoxyhémoglobine ([HHb]) et du total hémoglobine / myoglobine ([tHb]). Les différences
entre les concentrations maximales et minimales ont été définies comme l’amplitude de la
variation (exprimée en % de la valeur basale) pour chaque sprint (Δ[tHb], Δ[HHb]). Δ[tHb]
représente les variations de volume sanguin.. De ce fait il est utilisé comme indice de perfusion
sanguine (Van Beekvelt, Colier, Wevers, & Van Engelen, 2001). Δ[HHb] dépend du niveau
d’extraction d’oxygène et reflète donc le niveau d’oxygénation locale (Kowalchuk, Rossiter,
Ward, & Whipp, 2002).
1.4.1 RSH et amélioration des qualités physiques
Pour rappel le RSH consiste à effectuer un entraînement en hypoxie sous la forme d’efforts
maximaux de courte durée (≤ 30 s) entrecoupés de phases de récupération incomplète. RSH est
notamment caractérisée par l’intensité maximale des efforts qui sollicitent un recrutement très
élevé des fibres rapides. Les études connues à ce jour s’intéressant aux effets du RSH sur la
performance montrent globalement des résultats positifs (Brocherie, Girard, Faiss, & Millet,
2017).
49
Dans la première étude publiée sur le RSH en 2013, la fatigue causant l’arrêt de l’exercice lors
d’un test de répétition de sprints en normoxie apparaissait nettement plus tardivement après 4
semaines de RSH comparativement au même entraînement en normoxie (RSN) (Faiss, Leger,
et al., 2013). Notre groupe de recherche a conduit une recherche similaire avec des skieurs de
fond élites (Faiss et al., 2015). L’entraînement de répétition de sprints en normoxie (RSN) et
en hypoxie (RSH) dans cette étude était particulièrement efficace puisque les skieurs
amélioraient la puissance produite pendant les sprints de plus de 20% en 2 semaines et 6 séances
seulement. Cette étude met surtout en lumière une amélioration de 57% du nombre de sprints
répétés sur un ergomètre pour la double-poussée en ski de fond après le RSH alors que le groupe
RSN ne réalisait pas plus de sprints (Faiss et al., 2015).
Dans une troisième étude, la puissance correspondant à 4 mmol.L-1 de lactate dans le sang (pris
comme indicateur du seuil lactique) était améliorée de plus de 7% chez des cyclistes après du
RSH mais pas du RSN (Puype, Van Proeyen, Raymackers, Deldicque, & Hespel, 2013).
Cependant, dans cette étude, les gains de puissance pendant un contre-la-montre de 10 min (+6-
7 %) ou en termes de VO2max (+6%) étaient similaires entre les deux formes d’entraînement.
Méthodologiquement, il convient de noter que les efforts étaient limités à 80% de la puissance
maximale en sprint, ce qui a probablement limité les bénéfices additionnels du RSH.
Une étude plus spécifique réalisée auprès de joueurs de rugby de haut niveau montre un gain
de 19% au « Yo-Yo Intermittent Recovery test Level 1 » (Yo-Yo IR1 test), après un cycle de
RSH comparé au même entraînement en normoxie (Galvin et al., 2013). Par ailleurs, chez de
jeunes footballeurs de bon niveau, un entraînement RSH vs. RSN sous forme de navettes aller-
retour dans une chambre hypoxique a également induit un meilleur maintien de la vitesse lors
de sprints répétés (Gatterer et al., 2014).
En outre, lorsque le modèle RSH a été appliqué à d’autres jeunes footballeurs des résultats
probants ont aussi été observés avec notamment une vitesse plus élevée et un temps de sprints
diminué lors d’un test de 10 sprints répétés de 30m (Brocherie, Girard, et al., 2015). Ces trois
dernières études avec rugbymen et footballeurs soulignent l’intérêt d’ajouter un stress
hypoxique lors de l’entraînement à base de sprints répétés.
50
Tableau 7. Synthèse des études publiées sur RSH.
Auteur
(Année)
Sujets Protocole d’entraînement
(séances, type, altitude,
contenu)
Groupes Différences significatives
(P < 0,05)
Puype et al.
(2013)
Cyclistes
modérément
entraînés
18 en 6 semaines, cyclisme, 3000
(NH). 4-9 sprints de 30 s à 80% du
max avec 4,5 min de récupération
entre les sprints.
RSH, N = 10
RSN, N = 10
CON, N= 10
+ 6 % Pmax sprint, + 8 % VO2max,
+ 6 % 10-min Pmoy, + 7% LT4.
+ 5 % Pmax sprint, +6% VO2max,
+ 6% 10 min Pmoy.
Changement NS
Galvin et al.
(2013) Joueurs de rugby
12 en 4 sem, course sur tapis
roulant, 3500m (NH).
10 sprints de 6 s intercalés de 30 s
de récupération
RSH, N= 15
RSN, N = 15 + 33 % Yo-Yo IR
+ 14 % Yo-Yo IR
Faiss et al.
(2013)
Cyclistes
modérément
entraînés
8 en 4 sem, cyclisme, 3000m (NH).
3 séries de 5 sprints de 10 s
intercalés avec 20 s de récupération.
Minimum 5 min entre les séries
RSH, N = 20
RSN, N = 20
CON, N=10
+ 6 % Pmoy sprints, + 38% sprints en plus
lors d’un RSA.
+ 7 % Pmoy sprints, pas plus de sprints lors
d’un RSA.
Changements NS
Gatterer et al.
(2014)
Joueurs de
football
7-8 en 5 semaines, course, 3000 m
(NH).
3 séries de 10 s de course en
navettes de 4,5 m aller-retour avec
20 s de pause
RSH, N = 5
+ 20 % Yo-yo IR, - 38% pente courbe de
fatigue lors de RSA. + 21 % Yo-Yo IR, + 9 % pente courbe de
fatigue lors de RSA.
Brocherie et
al. (2015)
Joueurs de
football
10 en 5 sem, course, 2900m (NH)
5 séries de 4 sprints de 5 s
intercalés avec 45 s de récupération
RSH, N = 8
RSN, N = 8
- 4 % temps du 1er sprint,
- 4 % temps du sprint cumulé
- 2 % temps du 1er sprint, - 2 % temps du
sprint cumulé
Faiss et al.
(2015)
Skieurs de fond
très entraînés
6 en 2 sem, double-poussée
ergomètre ski de fond, 3000m (NH)
RSH, N = 9
RSN, N = 8
+ 25% Pmax sprints, + 57 % sprints en plus
lors d’un RSA.
+ 21% Pmax sprints, pas plus de sprints lors
d’un RSA
Kasai et al.
(2015)
Joueuses de
lacrosse
8 en 4 sem, 2 séries de de 10 sprints
de 7 s intercalés de 30 s sur
ergocycle (3000m, (NH))
RSH, N = 16
RSN, N = 16
+ 5 % Pmax des sprints sur ergocycle
après RSH vs. 1.5% en RSN
+ 9.7 % Pmoy des sprints vs 6 %
VO2max n’a pas bougé de façon significative
dans les 2 groupes
Montero et
Lundby
(2015)
Athlètes
d’endurance
modérément
entraînés
12 en 4 sem, 4 séries de 5 sprints
de 10 s sur ergocyle entrecoupés de
20 s de récupération.
Crossover
RSN – RSH,
N = 15
Des progrès sont observés aves les deux
méthodes, sans différence entre les deux.
Goods et al.
(2015)
Joueurs de
football
australien
« semi –elite »
15 séances en 5 sem, 3 séries de 7
sprints de 5 s sur ergocycle (3000m,
(NH))
RSH, N = 9
RSN, N = 10
+ 4.7 Pmax et + 10.3% Pmoy, pour le
groupe RSH.
+ 8.6% Pmax et + 13.6% Pmoy des sprints
sur ergocyle pour le groupe RSN ;
- 1.1% Pmax et 1.4% Pmoy, pour le groupe
contrôle.
+ 2,3% (RSH), + 1.8% (RSN), + 1.1%
(Contrôle) sur le temps moyen des sprints
(course) entre avant et après entraînement.
Hamlin et al.
(2017)
Joueurs de rugby
bien entraînés
6 séances en 3 sem suivies de 3
post-tests en 2 sem, puis 2 séances
en 1 sem suivies de 2 post-tests en 2
sem. Chaque séance comportait 4
séries de 5 sprints de 5 s
entrecoupés de 25 s de récupération
active. 5 min entre les séries.
RSH, N = 8
RSN, N = 10
−2.0 ± 2.4%, −2.2 ± 2.4%, −1.6 ± 2.4%
RSA Post 3, Post 4, Post 5,
respectivement. La perte de vitesse lors de
8 sprints répétés était significativement
améliorée après RSH.
Pas de différence entre les groupes sur les
performances du YYIR1.
Kasai et al.
(2017)
Hommes
sprinters
universitaires
5 jours consécutifs en hypoxie
(3000m) vs normoxie, 2 sessions /
jour.matin, Matin : RS (5 x 6 s –24
s) 3 x + (4 x 20 s- 5-15 min s);
Après-midi : 3 séries de 5 x 6s
sprint – 36 s + 1 série 4 x 20 s – 40 s
RSH, N = 10
RSN, N = 9
+3% Fréquence max de pédalage, et de la
Pmax seulement dans le groupe hypoxie.
Les augmentations de glycogène
musculaire (RSH : + 79.9 ± 10.4% ; RSN :
+ 56.3 ± 11.2 %) et PCr (HYP : 3.9 ± 1.4% ;
RSN : 2.7 ± 1.1%). Non significatif entre les
2 groupes.
Les différences significatives entre les groupes sont présentées en gras (P < 0.05). HH, hypoxie hypobarique ; NH, hypoxie
normobarique ; RSN, entraînement de répétition de sprints en normoxie ; CON, groupe contrôle sans entraînement spécifique ;
RSA, test de la capacité à répéter des sprints ; NS, non significatif (P > 0,05) ; Pmax, puissance mécanique maximale ; Pmoy,
puissance mécanique moyenne ; LT4, puissance correspondant à une concentration de lactate de 4 mmol.l-1, Yo-Yo IR,
performance lors d’un test intermittent Yo-Yo IR ; PCr, Phosphocréatine.
51
1.4.2 Les mécanismes sous-jacents à l’efficacité de RSH.
Au-delà des paramètres de performance physique mesurés, les mécanismes physiologiques ont
été observés et discutés dans la littérature autour d’éléments favorisant la performance au tennis.
L’intérêt du RSH est certainement lié à la capacité dont les chercheurs ont fait preuve pour
utiliser le potentiel attendu des adaptations physiologiques (modifications à l’échelle
musculaire et du flux sanguin) liées au stress hypoxique ajouté à des intensités d’exercices
efficaces. RSH trouve son efficacité suite à des niveaux de perfusion sanguine améliorés qui, à
leur tour, favorisent l’utilisation de l’O2 par les fibres rapides. L’exercice en hypoxie est connu
pour induire une vasodilatation (ou dilatation des vaisseaux sanguins) compensatoire qui tend
à ajuster efficacement l’apport d’O2 au niveau musculaire (Casey & Joyner, 2012). En hypoxie,
les fibres rapides à l’instar des fibres lentes vont certainement bénéficier d’une perfusion
sanguine plus accrue (par la vasodilatation) dans la mesure où ces fibres rapides ont
intrinsèquement une meilleure capacité d’extraction de l’O2 (McDonough, Behnke, Padilla,
Musch, & Poole, 2005). Si on oublie souvent que certaines fibres sont oxydatives, dans le cas
de sprints en hypoxie, ces fibres vont mieux exploiter des faibles niveaux d’O2 du fait d’une
extraction plus efficace (Cleland, Murias, Kowalchuk, & Paterson, 2012)
Il a également été montré récemment que l’oxygénation cérébrale s’adapte au stress hypoxique
associé à la répétition de sprints sur ergocycle, en instantané (Curtelin et al., 2018), et après 12
sessions de 10 sprints de 6 s sur tapis roulant non motorisé en 4 semaines (Galvin et al., 2013).
La capacité à maintenir une puissance élevée lors de la répétition des efforts semble liée avant
tout à la disponibilité de [PCr] et des ions H+ pendant des sprints répétés. La capacité à maintenir
une puissance élevée lors de la répétition des efforts semble pourtant liée avant tout à la
disponibilité de [PCr] et à sa resynthèse plutôt qu’au contrôle de pH musculaire (Mendez-
Villanueva, Edge, Suriano, Hamer, & Bishop, 2012). Cependant, les deux expérimentations
incluant des biopsies musculaires ont quand même observé une meilleure capacité tampon ou
tout du moins une régulation positive des gènes impliqués dans le maintien du pH (Faiss, Leger,
et al., 2013; Puype et al., 2013).
52
Les réponses de l’entraînement en altitude sont complexes parce que le stress hypoxique et de
l’entraînement sont combinés (Schmitt, Millet, et al., 2006). L'hypoxie représente un facteur de
stress supplémentaire avec la réduction de la PIO2 (pression partielle de l'oxygène inspiré) et
une diminution transitoire des activités parasympathiques et nerveuses sympathiques (Kanai,
Nishihara, Shiga, Shimada, & Saito, 2001; Perini & Veicsteinas, 2003; Sevre et al., 2001). A
ce jour aucune publication ne concerne l’effet de RSH sur l’activité neurovégétative.
1.4.3 Quel niveau d’altitude adopter ?
Pour le stimulus hypoxique, il semblerait qu’un stress correspondant à une altitude de 3000m
soit plus adapté qu’une altitude de 2000m (sévérité ne permettant pas nécessairement un niveau
de stress suffisant) d’une part ou de 4000m d’autre part (diminution de performance marquée)
(Goods, Dawson, Landers, Gore, & Peeling, 2014).
La répétition de sprints sur tapis roulant à différentes altitudes simulés (0-4000m) chez des
joueurs de sports collectifs ont permis d’établir une relation « dose-réponse ». Par exemple, lors
de l’exécution de 10 sprints de 6 s (30s de récupération) à des fractions inspirées en O2 de 12%,
13%, 14%, 15% et 21%, il a été observé que si l’amplitude des réponses physiologiques (par
exemple, O2 et SpO2, activation et oxygénation musculaire) étaient d’autant plus affectée que
Figure 9. Mécanismes sous-jacents à l’efficacité de RSH, adapté de (Millet, Brocherie, Faiss, & Girard,
2015). O2 : Oxygène; ARNm : Acide ribonucléique messager ; PH : Unité de mesure d’acidité.
53
la sévérité de l’altitude augmentait, seule la condition d’hypoxie la plus sévère induisait une
plus large diminution de performance (IDP ~10%) par rapport à la condition de référence (~
5%) (Bowtell, Cooke, Turner, Mileva, & Sumners, 2014). Dans l’étude de Goods et al. (2014),
la comparaison de l’effet de 4 altitudes simulées (0, 2000m, 3000m, et 4000m) sur la RSA (3
blocs de 9 sprints de 4 s)a également montré que, comparativement aux autres altitudes, seule
la puissance moyenne produite lors du dernier bloc de sprints à 4000m était moindre (Goods et
al., 2014)
1.5 But général de la thèse
Notre travail consiste à valider de nouveaux éléments qui peuvent contribuer à l’élaboration
d’une méthodologie d’entraînement du joueur de tennis de haut niveau. Au-delà de la validation
d’un test d’effort et d’une méthode d’entraînement en hypoxie, il s’agit d’intégrer différentes
variables techniques et physiologiques à une approche qui pourrait se rapprocher de
l’entraînement polarisé (Seiler & Kjerland, 2006). Ce type de gestion de la charge de travail n’a
jamais été envisagé dans la littérature qui s’intéresse à ce sport. L’analyse des données
cherchera également à déterminer des points-clés qui marqueront les éléments significatifs d’un
niveau de performance en distinguant le tennis féminin du tennis masculin.
1.5.1. Buts et hypothèses des études constituant cette thèse.
Les études menées tout au long de cette thèse ont répondu à la volonté de construire les bases
d’une méthode d’entraînement et se sont adaptées aux résultats obtenus au fil des
expérimentations (cf. figure 10).
54
Figure 10. Canevas des buts et hypothèses des études ayant donné lieu à publication
55
Chapitre 2 :
Résumé des résultats expérimentaux
56
2. Résumé des résultats expérimentaux
2.1. Validation d’un test d’effort spécifique au tennis (TEST) avec frappes de balle
chez des joueurs élite.
2.1.1 Précision et reproductibilité d’une nouvelle machine lance-balles
La précision de la machine lance-balles utilisée est identique à droite et à gauche du court (0.63
± 0.39 vs 0.63 ± 0.34 m).
Figure 11- Impacts de balles mesurés avec « Hawk-Eye » lors de l’expérimentation (e.g., 11ème palier,
26 balles.min-1)
La vitesse de balle utilisée pour le test est 86.3 ± 1.5 km∙h-1 et 86.5 ± 1.3 km∙h-1 pour le côté
droit et le côté gauche, respectivement. Le coefficient de variation pour la vitesse produite est
compris entre 1 et 2% à tous les paliers (fréquence d’envois comprise entre 10 et 30 balles. min-
1).
Conclusion : la précision et la fiabilité de cette nouvelle machine lance-balles apparaissent
satisfaisantes pour les tests de terrain et l’entraînement (in JSSM).
Pour plus de détails, voir Chapitre 6, Article 1.
2.1.2 Fiabilité et spécificité de TEST
Lors de l’étude comparative entre TEST et le test navette (20m SRT), nous n’avons pas trouvé
de différences significatives entre les valeurs de VO2 max. En revanche, les valeurs de VO2 à
57
SV2 et à PMA apparaissent plus spécifiques avec TEST dans la mesure où la corrélation avec
le niveau de performance est plus forte [(r = -0.41; P = 0.01 et r = -0.55; P = 0.004) vs (r = -
0.38; P = 0.05 et r = -0.51; P = 0.1)] (cf. Figure 12)
Figure 12 – Relations entre le classement des joueurs (ranking de 1 à 27) avec VO2max (A), et VO2 à
SV2 (VO2SV2). Les lignes pointillées et les pleines représentent respectivement TEST et le 20mSRT.
Conclusion : L’évolution des paramètres physiologiques est comparable entre les 2 tests
incrémentaux. Les corrélations de VO2max et VO2VT2 avec le niveau de jeu sont modérés pour
TEST et 20mSRT. (in PlosOne).
Pour plus de détails, voir Chapitre 7, Article 2.
2.2. Analyse et applications pratiques des données issues de TEST
2.2.1 TEST : Etude de cas d’un joueur élite.
A partir de TEST, nous pouvons envisager des applications pratiques, à dominante technique
ou physique, ainsi qu’une meilleure gestion de la charge de travail et de ses incidences sur l’état
général du joueur (in ITF Coaching & Sport Science Review).
58
Tableau 8 . Paramètres de la performance technique mesurés pendant TEST chez un joueur élite.
V CD, Vitesse de balle en coup droit ; V Rev, Vitesse de balle en revers ; % in zone, % de balle dans la
zone de précision définie dans TEST; , Zone 1; , Zone 2 ; , Zone 3. (cf. Figure 15)
Conclusion : A travers TEST et ses applications, nous proposons une approche globale afin
d’éviter la redondance des sollicitations physiologiques.
Pour plus de détails, voir Chapitre 8, Article 3.
2.2.2 Adaptations techniques pendant TEST chez des joueurs de tennis Elite
Nous observons une perte de la performance technique à partir de 80 % VO2max lors de TEST
(cf. Figure 13), et il apparait que cette perte est notamment due à une dégradation de la précision
des frappes de balles. La performance technique (Précision x Vitesse) est inversement corrélée
à la concentration de lactate (r = -0.51; P = 0.008). La vitesse de balle en coup droit est 5,2%
supérieure à celle du revers (P = 0.042).
1 40.2 1 122 113.4 50 40 61 45.4
2 41.5 1 132 113.6 66 42 87 47.7
3 43.9 1.1 126 120.0 78 64 98 76.8
4 45.1 1.2 133 123.5 75 69 99 85.2
5 47.6 1.3 128 119.2 66 60 84 71.5
6 50.4 1.4 135 123.8 80 60 108 74.3
7 53.2 1.6 131 117.7 82 55 108 64.7
8 55.6 2.1 125 123.2 65 57 81 70.2
9 57.4 3 122 117.0 66 54 80 63.2
10 59.6 4.2 125 110.4 60 60 75 66.2
11 60.5 5.7 123 117.9 59 61 73 71.9
12 61.5 7.9 126 112.6 65 55 82 61.9
13 62.2 11.8 115 104.3 60 50 69 52.2
Précision
Coup Droit
% in zone
Précision
Revers
% in zone
Perftennis
Coup Droit
(% x V CD)
Perftennis
Revers
(% x V Rev)
palierVO2
ml.min-1
.kg-1
Lactate
mmol.l-1
Vitesse
Coup Droit
km.h-1
Vitesse
Revers
km.h-1
59
Figure 13. Changements de vitesse de balle (BV, A), précision (BA, B), et performance technique (TP,
C) en fonction de l’intensité de l’exercice (%VO2max), en coup droit (pointillés) et en revers (traits
continus). La flèche verticale indique SV2.
Conclusion : TEST offre la possibilité d’évaluer la correspondance entre des paramètres
physiologiques et techniques. Chez des joueurs élite, l’altération progressive de la performance
technique apparaît à partir de 80% VO2max. (in MSSE).
Pour plus de détails, voir Chapitre 10, Article 5.
2.2.3 Vers un entraînement polarisé en tennis? Intérêt d’une approche combinant
évaluations techniques et physiologiques lors d’un nouveau test incrémental sur le
terrain.
A partir de la réalisation de TEST, nous proposons une méthodologie de l’entraînement selon
une répartition des intensités selon 3 zones, directement inspirée d’une approche dite
« polarisée », avec ~ 70% passé en zone 1 (cf. Figure 14). Il s’agit également de combiner des
objectifs physiques et techniques.
60
Tableau 9. Modèle de protocoles d’entraînement spécifique sur le court visant à optimiser la capacité
aérobie et l’efficacité technique chez les joueurs de tennis de haut niveau.
Zone 1
Zone 2
Zone 3
Palier 16-22 balles.min-1
≤ 70% VO2max
BA ~70%
BV ~ 120 km.h-1
< 80% FCmax.
[La] < 2 mmol.L-1
Palier 22-24 balls.min-1
Entre 75%-87% VO2max
BA < 60% ;
BV < 120 km.h-1
80%-90% FCmax.
2 mmol.L-1 < [La] < 4 mmol.L-1
Palier 25-29 balls.min-1
VO2 ≥ 87% VO2max
BA < 60%
BV < 120 km.h-1
> 90% FCmax
[La] > 4 mmol.L-1
2.2.4 Comparaison des données techniques et physiologiques mesurées pendant TEST
entre des joueuses professionnelles classées à la WTA et des juniors classés à l’ITF
junior
Vingt-sept joueuses (n = 14 et 13 pour les juniors et les professionnelles, respectivement) ont
pratiqué TEST.
1°) Le palier correspondant au deuxième seuil ventilatoire (+20,0%, P = 0.027), le temps total
de maintien (+18,9%, P = 0.002) et VO2max (+12,4%, P = 0.007) étaient plus élevés chez les
professionnels que chez les juniors.
Figure 14. Zones d’intensité et variations de l’indice de performance tennistique (TP) (ligne continue) et
de la lactatémie sanguine (ligne pointillée) en fonction de l’intensité de l’exercice (% de VO2max).
Zone 1 : intensité inférieure à 70 % de VO2max ; zone 2 : intensité entre 75 % et 87 % de VO2max ; zone 3 :
intensité supérieure à 87 % de VO2max. La flèche verticale indique SV2.
VO2max, Consommation maximale d’oxygène; BA, précision des frappes; BV, vitesse de balle; FCmax,
.fréquence cardiaque maximale.
Pour plus de détails, voir Chapitre 11, Article 6.
61
2°) Le pourcentage relatif de la fréquence cardiaque maximale était plus faible à la fois au
premier seuil ventilatoire (-4,7%, P = 0.014) et au second (-1,3%, P = 0.018) chez les
professionnels.
3°) La vitesse de la balle en revers était le seul paramètre technique qui affichait des valeurs
plus grandes (+7,1%, P = 0.016) chez les professionnels.
Tableau 10. Variables physiologiques (A) et paramètres techniques (B) pendant TEST chez des
joueuses Juniors et Professionnelles.
Les valeurs sont présentées sous forme de moyenne ± écart-type. ES, effect size TTE, temps de maintien dans le test; MAF, fréquence maximale aérobie; BVf, vitesse de balle en coup
droit; BAf, précision en coup droit; TPf, performance technique en coup droit; BVb, vitesse de balle en
revers; BAb, précision en revers; TPb, performance technique en revers; BVmean, vitesse de balle
moyenne; BAmean, precision moyenne; TPmean, performance technique moyenne. TP est le produit de BA x BV et s’exprime en unités arbitraires (a.u) en coup droit et en revers.
A
Junior
Professional
P value
ES
Palier à SV1 3.1 ± 1.2 3.2 ± 1.0 0.595 0.09
% VO2max à SV1 78.8 ± 8.5 73.6 ± 5.3 0.070 -0.73
Palier à SV2 6.0 ± 1.5 7.2 ± 1.2 0.027 0.88
% VO2max à SV2 90.1 ± 4.6 90.5 ± 4.6 0.662 0.09
Dernier palier 9.4 ± 1.4 10.8 ± 1.4 0.033 1.00
TTE (s) 779 ± 107 926 ± 111 0.002 1.35
MAF (balles.min-1) 24.4 ±1.4 25.8 ±1.4 0.010 1.00
VO2max (mL.min-1.kg-1) 51.6 ± 4.2 54.9 ± 3.3 0.049 0.88
VO2max (L.min-1) 3069 ± 460 3448 ± 361 0.007 0.91
[Lamax] (mMol.L-1) 8.7 ± 2.3 12.1 ± 4.4 0.006 0.98
B
Junior
Professional
P value
ES
BVf (km.h-1) 106.6 ± 11.4 111.4 ± 7.6 0.219 0.49
BAf (% in zone) 57.6 ± 12.7 58.2 ± 9.0 0.887 0.05
TPf (a.u) 61.6 ± 15.8 64.2 ± 13.6 0.661 0.18
BVb (km.h-1) 102.2 ± 6.7 109.5 ± 7.9 0.016 1.00
BAb (% in zone) 53.1 ± 12.7 60.4 ± 8.5 0.096 0.67
TPb (a.u) 55.0 ± 16.1 66.6 ± 12.6 0.049 0.80
BVmean (km.h-1) 104.4 ± 8.6 110.4 ± 7.1 0.062 0.76
BAmean (% in zone) 55.4 ± 11.5 59.2 ± 7.1 0.310 0.39
TPmean (a.u) 58.3 ± 14.9 65.9 ± 11.2 0.153 0.57
62
Conclusion : Les joueuses professionnelles disposent d’une meilleure base aérobie et jouent
plus vite en revers.
Pour plus de détails, voir Chapitre 14, Article 9.
2.3 L’utilisation de la nouvelle méthode RSH améliore les paramètres spécifiques
de la performance au tennis
2.3.1 Effets d’un microcycle de répétition de sprints en hypoxie chez un jeune joueur
professionnel (in International Journal of Sports Science and Coaching).
1°) En comparant les résultats des 4 tournois qui ont précédé avec les 4 tournois qui ont suivi
le cycle RSH, on constate que ce joueur est passé de 4 points ATP obtenus avant vs 12 points
ATP après. Si nous regardons le niveau des adversaires, en considérant le meilleur classement
obtenu à l’ATP pour chacun, nous sommes passés de 4 victoires avec un classement ATP
moyen de 1109 ± 334 à 9 victoires face à un niveau moyen de 818 ± 213, pour 4 défaites face
à des joueurs d’un niveau moyen avant de 500 ± 68 vs 256 ± 58.
Figure 15. Comparaison des classements ATP des adversaires (A) et gain de points ATP par le
participant (B) avant (pre) et après (+21 jours) une période de 14 jours d’entraînement qui intègre 6
séances RSH.
2°) Les résultats obtenus en post- 2, c’est-à-dire 21 jours après la fin du protocole, sont
beaucoup plus en faveur de RSH que ceux obtenus 48h après, en post-1.
63
Tableau 11. Niveau physique avant (Pre) et après (Post) (+3 jours et +21 jours) une période de 14 jours
d’entraînement qui intègre 6 séances RSH
Speed pré %
Best Sprint RSA
%
Total time RSA
%
Yo-Yo Test
duration % VMA%
Pre
Post-1 2.56 0.97 0.55 -21.43 -2.47
Post-2 -4.49 -2.58 -3.12 21.43 0.71
Conclusion : A l’issue d’un cycle de 14 jours comprenant 6 séances RSH, le joueur a amélioré
ses performances physiques (RSA et PMA), ainsi que ses résultats en compétition.
Pour plus de détails, voir Chapitre 12, Article 7.
2.3.2 Effets de la répétition de sprint en hypoxie chez des joueurs de tennis bien
entraînés.
1°) L’apparition de SV2 et du palier maximal (TTE) apparaît plus tard pour RSH vs RSN, lors
du test spécifique (14.6% ± 3.7%, P < 0.001 vs 7.9% ± 5.1%, P = 0.002 et 23.6% ± 11.3%, P
< 0.001 vs 10.9% ± 8.4%, P = 0.004, pour SV2 et TTE respectivement). Dans le même
contexte, les autres valeurs physiologiques n’évoluent pas de façon significative (VO2, FC,
Ventilation, [La]) dans les deux groupes.
2°) La précision des frappes et la performance technique (Précision x Vitesse) sur l’ensemble
du test augmentent davantage et significativement dans le groupe RSH vs RSN (13.79% ±
12.75%, P = 0.013 vs -4.59% ± 9.13%, P = 0.155 and 13.85% ± 14.37%, P = 0.026 vs -2.07 %
± 10.53, P = 0.441). A 100% VO2max, la précision et la performance technique ont augmenté
davantage pour RSH vs. RSN entre l’avant et l’après protocole d’entraînement ( 33.57% ±
37.27%, P = 0.013 vs 5.11% ± 23.79%, P = 0.595 and 28.01% ± 41.78%, P = 0.041 vs , 3.70%
± 22.42%, P = 0.703, pour la précision et la performance technique, respectivement).
64
3°) On observe également une corrélation modérée (r = 0.59, P < 0.01) entre les évolutions
(exprimées en %) de la durée d’effort maximal et le niveau de précision mesurée pendant le test
spécifique.
Conclusion : Un cycle de 12 jours comprenant 5 séances RSH améliore la PMA, ainsi que la
performance technique grâce à un gain de précision sur l’ensemble du test, sans baisse de vitesse
de balle, y compris à 100% VO2max.
Pour plus de détails, voir Chapitre 13, Article 8.
Figure 16. Comparaison Pre vs Post
entraînement et RSH vs. RSN, à travers
les evolutions des vitesses de balle (BV)
(A), de la précision (BA) (B) et de la
performance technique (TP = BA x BV)
(C). * P < 0.05, différence significative
vs Pre-. ** P < 0.01, différence
significative vs Pre-. *** P < 0.001,
différence significative vs Pre-. # P <
0.05, interaction temps × condition. ## P
< 0.01, interaction temps × condition.
65
Chapitre 3
Discussion
66
3. Discussion.
L’activité tennis et son circuit professionnel suscitent beaucoup d’intérêts. Le caractère
itinérant, avec une longue partie de la saison consacrée à la compétition, a notamment pour
conséquence de rendre limitées les périodes pendant lesquelles les joueurs peuvent développer
leurs capacités physiques. De ce fait, il apparaît indispensable de rendre les démarches
d’évaluation et d’entraînement physique les plus efficientes possibles. Il s’agit d’optimiser la
fiabilité et l’intérêt des informations récoltées ainsi que les procédures d’entraînement, dans un
temps maîtrisé.
La multiplication des techniques d’entraînement au tennis amène nécessairement à une
réflexion sur l’optimisation du temps et des moyens utilisés. Comment faire cohabiter les
techniques de développement de la force avec la vitesse, l’endurance et la maîtrise technique?
Nous proposons une approche qui combine le développement des capacités physiologiques et
de la maîtrise technique à partir d’une analyse de l’activité et de TEST.
Dans un premier temps, nous questionnerons les éléments proposés dans l’introduction au sujet
de l’analyse de l’activité. Puis nous verrons en quoi nos résultats ont permis de disposer d’une
modalité d’évaluation aboutie au regard des spécificités qui font la performance de haut niveau
des joueurs de tennis. L’analyse des résultats de TEST permet également d’adapter les contenus
d’entraînement en fonction de paramètres techniques et physiologiques individualisés. Enfin,
nous montrerons que TEST a permis de mettre en évidence les effets positifs de la méthode
RSH sur la capacité de performance des joueurs de tennis.
Tennis de haut niveau adultes : dominante aérobie ou anaérobie ?
La littérature actuelle souligne une concomitance des systèmes de production d’énergie
indispensable à la contraction musculaire (Groppel & Roetert, 1992; Konig et al., 2001). König
et al (2001) considèrent que la resynthèse d’ATP et de phosphocréatine est essentiellement
assurée par le système oxydatif mitochondrial.
67
Une relation étroite a été établie entre [La] et le nombre de coups joués lors d’un point en match,
ainsi qu’avec la durée de celui-ci (r = 0.80, P <0.05, dans les 2 cas), en compétition avec des
joueurs professionnels (Mendez-Villanueva et al., 2010).
L’intérêt porté sur la VO2max pour le joueur de tennis de haut niveau est discutable, et discuté.
Dans ce sens, Kovacs (2007) estime que pour un joueur de haut niveau, il est important de
disposer d’une VO2max > 50 mL.min-1.kg-1. En revanche, il suppose qu’un haut niveau de
VO2max (> 65 mL.min-1.kg-1) n’améliorerait pas la performance sur le court par rapport à une
VO2max de 55 mL.min-1.kg-1. Il suggère de consacrer le temps d’entraînement à d’autres thèmes
dès lors que cette valeur a été atteinte par le joueur. Si l’atteinte d’un niveau élevé de VO2max
ne constitue pas un critère discriminant de la performance contrairement à des activités
continues de type aérobie, Bergeron et al. (1991) indiquent qu’avec un niveau élevé de VO2max,
le joueur de tennis supporte mieux la charge cardiovasculaire imposée lors des échanges et
améliore sa récupération entre les points. Alors que la performance dans ce sport est largement
dépendante des facteurs techniques, tactiques et de coordination motrice, König et al. (2001)
soulignent la nécessité d’avoir une capacité aérobie importante, afin de maintenir ces habiletés
pendant plusieurs heures et ainsi reculer l’apparition de la fatigue. Il a également été rapporté
que les processus d’adaptation chez les meilleurs tennismen induisent après plusieurs années
d’entraînement une augmentation de la taille du myocarde, de la VO2max et une FC inférieure
pour une intensité donnée (König et al., 2001). Il existe un consensus dans la littérature selon
lequel la pratique seule du tennis n’améliore pas la puissance maximale aérobie du joueur
(Groppel & Roetert, 1992; Kraemer et al., 2000). Ainsi, au-delà des méthodes classiques de
préparation physique, l’ajout de répétitions de sprints serait un moyen efficace pour améliorer
la performance aérobie (VO2max, puissance et vitesse maximales aérobies, performance réalisée
sur une distance donnée, activités enzymatiques du métabolisme aérobie) (Helgerud, Engen,
Wisloff, & Hoff, 2001; Laursen & Jenkins, 2002) et anaérobie (performances sur un effort bref
de sprint, activité enzymatique) (Baquet et al., 2002; Tabata et al., 1996) des athlètes pratiquant
une activité intermittente. Alors que dans les sports collectifs, la capacité aérobie des joueurs
est significativement influencée par le poste qu’ils occupent (Spencer, Bishop, Dawson, &
68
Goodman, 2005). Le service médical de l’INSEP a observé que la VO2max est fortement
dépendante du type de jeu prédominant de chaque sportif inscrit au pôle France : les joueurs
ayant les VO2max les plus élevées sont très nettement les défenseurs, alors que les attaquants ont
des valeurs les plus faibles (Jousselin, Desnus, Filliard, Garcia, & Senegas, 2005). En revanche,
ces auteurs n’ont pas trouvé de relation significative entre la valeur de VO2max et le classement
des joueurs dans leur discipline. Cette étude a aussi mis en évidence des valeurs de VO2max
relativement stables au cours de la carrière (plage de mesure : 14 à 32 ans).
Une lecture différente des implications du niveau de VO2max sur la performance a été proposée
à travers le suivi d’un joueur allemand de haut niveau (Banzer, Thiel, Rosenhagen, & Vogt,
2008). En effet, le suivi sur 8 années de compétition dans le top 100 ATP a montré que le
meilleur classement de fin d’année (6ème ATP) a été obtenu à l’issue de la meilleure valeur de
VO2max (67.4 mL.min-1.kg-1) (avec un protocole contraignant : à partir d’une vitesse de 8.5 km.h-
1, incrémentation de 1.5 km.h-1, toutes les 4 minutes). Cette étude confirme que la population
du haut niveau est spécifique, et renvoie à des analyses particulières. Par conséquent, le niveau
des sujets est primordial dans l’analyse des résultats et dans l’implication des métabolismes
aérobie et anaérobie, ne serait-ce que vis-à-vis du format de match des hommes en grand chelem
(4 tournois les plus importants de l’année en 3 sets gagnants). En effet, selon Banzer et al.
(2008), il y a une très forte corrélation entre le niveau de VO2max et le classement ATP (cf.
Figure 17). Il faut malgré tout pondérer la portée de cette étude qui ne concerne qu’un seul
joueur avec une API particulière, qui requiert probablement une VO2max importante.
69
Figure 17. Relation VO2max – Classement ATP (in Banzer et al., 2008)
La capacité à solliciter de façon intermittente les métabolismes anaérobies (pour « faire la
différence ») et d’excellentes qualités aérobies pour fournir l’énergie nécessaire aux
déplacements et à la récupération, dessinent le profil énergétique du joueur de haut niveau.
Il est possible d’améliorer la capacité à enchaîner des efforts intenses et courts grâce à un bon
développement de la capillarisation et de la capacité oxydative des muscles sollicités (Glaister,
2005). Par conséquent, nous pensons qu’un bon équilibre entre la capacité à produire des efforts
explosifs et une bonne VO2 max (autour de 55 mL.min-1.kg-1 chez les dames, et 65 mL.min-1.kg-
1 chez les hommes), adapté au profil de jeu (cf. notion d’API (Talbot, 1990), caractérise le profil
du joueur compétitif moderne.
Une approche « polarisée » de l’entraînement, en intégrant ~ 75% de l’entraînement total qui
serait réalisé à faible intensité aérobie (zone 1 : ≤ SV1, ≤ 80% FCmax, ≤ 70% VO2 max), et 10-
15% à haute, voire très haute intensité (zone 3 : > SV2 (85-90% h, > 90% FCmax, chez des
joueurs de tennis Elite)), a été suggérée pour une distribution optimale des intensités pour les
athlètes de haut niveau qui s’expriment dans des activités à hautes intensités (Seiler & Kjerland,
2006). A l’évidence, cette répartition paraît difficilement applicable au tennis compte tenu des
habitudes et des bases d’exercices typiques de cette activité mais cette proposition représente
une base dans notre démarche. Les effets de l’entraînement sur l’état physiologique général
doivent contribuer à équilibrer les influences sur l’activité neurovégétative et l’état général des
athlètes. Il s’avère que la plupart des situations d’entraînement qui intègrent de la répétition de
70
frappe de balle avec de l’engagement mènent les joueurs proches de SV2 (Reid et al., 2008).
Par conséquent, nous invitons à reconsidérer des séances à dominante technique mieux
« calibrée », avec de l’intensité sur peu de frappes n’excédant pas 7 s, avec 20 s de récupération
entre les répétitions, afin de passer plus de temps en zone 1. Cela permettrait de préserver les
réserves en hydrates de carbone particulièrement mobilisées à proximité de SV2 (Holloszy,
Kohrt, & Hansen, 1998), ainsi que les réserves glycogéniques particulièrement dégradées à ces
intensités d’après l’analyse de biopsies musculaires sur des cyclistes de haut niveau (Stepto,
Martin, Fallon, & Hawley, 2001). Ce type d’entraînement a également été identifié pour
influencer l’état général des athlètes à travers l’analyse de la variabilité cardiaque chez des
rameurs de haut niveau (Iellamo et al., 2002). Ces derniers avaient une perte d’énergie
parasympathique compensée partiellement par le système sympathique. Nous pouvons nous
appuyer sur l’analyse de l’activité en compétition pour renforcer l’hypothèse que des formes de
points joués avec service doivent permettre de maintenir les joueurs proches de la zone 1 (≤
SV1) avec ses effets moins délétères sur la fatigue (Baiget, Fernandez-Fernandez, Iglesias, &
Rodriguez, 2015).
Emergence de TEST et de ses applications pratiques
On note une volonté croissante d’associer des paramètres de la performance technique
(précision et/ou vitesse des frappes de balle) aux modifications physiologiques ([La], FC, VO2)
dans des conditions standardisées (Davey et al., 2002; Smekal et al., 2000; Vergauwen et al.,
1998).
En comparant les réponses physiologiques entre une procédure sur le terrain de tennis et un test
sur tapis roulant discontinu, Girard et al. (2006) ont souligné que les tests de laboratoire sous-
estiment les valeurs de consommation maximale d’oxygène (VO2 max), tandis que les principales
variables cardiorespiratoires (FC, VO2) aux intensités sous-maximales ne diffèrent pas. Nous
préférons les tests intégrant de réelles frappes de balle car la contribution du haut du corps, qui
influence significativement la dépense énergétique (Fernandez-Fernandez et al., 2010), doit être
prise en compte. Face à la complexité de la performance et de ses composantes à développer, il
apparaît trop fréquemment que les thèmes d’entraînement au tennis soient encore traités de
71
façon analytique, en dissociant les objectifs techniques et physiques. A travers TEST et ses
applications, nous proposons une approche globale afin d’éviter la redondance des sollicitations
physiologiques.
TEST constitue un outil d’évaluation spécifique qui permet de combiner une analyse de la
performance technique à un niveau d’intensité d’effort d’une part, et de situer le niveau des
variables mesurées par rapport aux données déjà publiées d’autre part. De ces analyses on peut
déduire les axes de travail techniques et/ou physiologiques prioritaires, ainsi que déterminer un
potentiel de performance dans la mesure où les variables ont été traitées pour des hommes et
des femmes de haut niveau.
Les performances techniques décroissent à partir de 80% VO2max et sont inversement corrélées
à la concentration de lactate chez les hommes (Brechbuhl, Girard, Millet, & Schmitt, 2017), il
faut donc considérer des dominantes techniques ou physiques aux séquences programmées en
fonction du niveau d’intensité de la situation d’entraînement. Les objectifs à dominante
technique seront poursuivis en Zone 1 et 2 (≤ SV2) et la dominante énergétique se situera en
Zone 3 (≥ SV2) (cf. Figure 14 et tableau 9); ceci toujours en associant une rigueur dans
l’exécution des frappes avec des feedbacks sur la vitesse et la précision. Nous tolérerons un
écart de 5 % de vitesse en faveur du coup droit car il est couramment observé, et la performance
technique semble davantage évoluer à partir des progrès en précision (Brechbuhl et al., 2017).
La précision a été identifiée comme un point-clé du niveau en compétition (Smekal et al., 2000).
Nos résultats relatifs au tennis féminin soulignent notamment l’importance de la vitesse de balle
en revers pour passer d’un niveau international juniors à un niveau professionnel chez les
femmes. Alternativement, si on vise la zone 3, on préfèrera des intervalles de temps allant de
15 s à 1 min entrecoupés par du repos passif (15 à 30 s). Dans tous les cas, on évitera de
descendre en dessous de 50% de balles dans la cible définie, pour des joueurs experts, et on
tolèrera jusqu’à 40% pour des joueurs de niveau moindre (Lyons, Al-Nakeeb, Hankey, &
Nevill, 2013) pendant TEST.
Sans condamner la diversité des pratiques (course à pieds, VTT, sports collectifs, etc…), cette
démarche pourrait sans doute participer à une meilleure articulation de la programmation des
72
contenus d’entraînement et de la gestion de la fatigue, en cédant de la place pour des exercices
à haute intensité en hypoxie, apparemment beaucoup plus significatifs du point de vue de leurs
effets physiologiques.
Notons qu’aucun test d’effort spécifique n’avait encore obtenu une place affirmée au sein d’une
fédération de tennis. Ce constat souligne les lacunes encore trop prégnantes des différents tests
proposés, soit parce qu’ils ne comportent pas de réelles frappes, soit parce que les conditions
de réalisation n’ont pas permis d’obtenir l’intérêt et/ou l’adhésion des entraîneurs. Nous y
voyons une opportunité pour créer des liens entre une préparation physique, qui se veut
spécifique, et un développement technico-tactique orchestré par les entraîneurs « techniciens ».
Vers une optimisation des méthodes d’entraînement à travers l’utilisation de l’hypoxie.
Dans le sport d’élite, les écarts de performance entre les athlètes sont très minces. Dans un souci
d’optimisation de la performance, les athlètes d’endurance recourent de plus en plus aux
méthodes d’entraînement impliquant la plus-value apportée par les effets de l’altitude et/ou de
l’hypoxie. Le panorama traditionnel de l’entraînement en altitude a récemment été actualisé
pour refléter le développement de nouvelles méthodes actuellement utilisées par les sports
collectifs. Actuellement, les méthodes « Live low-train high » (LLTH) sont de plus en plus
populaires, avec l’apparition encore récente de la « répétition de sprints en hypoxie » (RSH)
(Faiss, Girard, & Millet, 2013). Cette méthode diffère du traditionnel « Intermittent Hypoxic
Training » (IHT) dans la mesure où l’intensité des efforts doit être maximale, favorisant le
recrutement des fibres rapides (Faiss, Leger, et al., 2013). En 2013, en comparant avec un cycle
d’entraînement en normoxie (RSN), l’étude pionnière sur RSH a montré des effets plus
importants sur la capacité à répéter des sprints et résister à la fatigue (Faiss, Leger, et al., 2013).
Avec une si faible « dose hypoxique », il apparaît improbable que la voie erythropoïétique soit
stimulée. Plus récemment, une méta-analyse des effets de RSH sur les niveaux de performance
au niveau de la mer (Brocherie, Girard, Faiss, & Millet, 2017) indique que cette méthode
d’entraînement est efficace pour améliorer les capacités physiques des athlètes, en induisant des
gains supérieurs en RSA (habileté à répéter des sprints) lorsqu’ils sont comparés à ceux obtenus
avec RSN. Effectivement RSH induit des progrès faibles à modérément supérieurs sur l’habileté
73
à répéter des sprints, en comparaison avec RSN, sur des populations d’athlète d’endurance ou
de sport-collectifs. Les bénéfices observés sur VO2max ne sont pas significativement supérieurs
pour RSH vs RSN (Brocherie et al., 2017). En revanche, Goods et al. (2015) ont rapporté des
gains en faveur de RSN sur le meilleur sprint de la série de test, ainsi que sur la moyenne
obtenue lors de celui-ci ; et une étude montre un gain de VO2max de 8 % chez des cyclistes après
un cycle de RSH (Puype et al., 2013). Une autre étude comparant RSH à RSN en double aveugle
et « cross-over » n’a pas montré d’effets significatifs en faveur de RSH (Montero & Lundby,
2017). Ils analysaient la capacité à réitérer des sprints, les post-tests ayant été réalisés dans les
deux conditions (normoxie et hypoxie). Il apparaît cependant nécessaire de préciser que des
progrès significatifs étaient enregistrés dans les deux groupes.
Les recommandations concernant les nouvelles approches d’entraînement en altitude/hypoxie
peuvent être formulées ainsi : pour le RSH, 3-4 séries de 4-7 répétitions de sprints à vitesse
maximale d’une durée de 5-15 s alternés avec des récupérations passives < 30 s réalisées à ~ 3
000 m. Le choix du mode d’exercice (ergocycle ou tapis roulant) se fera en fonction des
spécificités du sport cible et/ ou des effets escomptés. La fatigue neuromusculaire associée aux
modalités type « habileté à répéter des sprints » (RSA) est plus grande sur vélo qu’avec la
course à pieds (Rampinini et al., 2016). Le modèle RSH semble relativement bien toléré dans
la mesure où les réponses perceptuelles (difficulté perçue globalement, aux niveaux respiratoire
et musculaire sur les membres inférieurs) sont comparables à celles d’un même entraînement
conduit au niveau de la mer dès la deuxième séance d’entraînement (Brocherie, Millet, &
Girard, 2017).
Notre étude de cas a montré une amélioration de RSA et de la PMA trois semaines après la fin
du protocole d’entraînement qui incluait 6 séances RSH en 14 jours, ainsi que des gains de
performance en compétition. Les gains sur le niveau de PMA ont été confirmés lors de notre
étude comparative des effets de RSH vs RSN, auxquels s’ajoutent une apparition retardée de
SV2 et un gain de performance technique sur l’ensemble de TEST pour le groupe RSH.
74
L’évolution de la performance technique résulte d’une augmentation de la précision. En
revanche nous n’obtenons pas d’effets sur RSA dans cette étude.
Sur la base de l’ensemble des résultats de notre étude comparative de RSH vs RSN, i.e., le
groupe RSH ne montrant pas d’amélioration de la VO2max et du RSA, on peut supposer d’autres
adaptations pour expliquer les améliorations de la PMA et du temps pour atteindre SV2. On
émet l’hypothèse que RSH pourrait favoriser des adaptations positives principalement dues à
une augmentation de la perfusion sanguine qui induit une meilleure utilisation de l’oxygène
disponible par les fibres rapides (McDonough et al., 2005 ; Cleland et al., 2012). Avec des
efforts d’intensité maximale en hypoxie, les adaptations musculaires ont été identifiées au
niveau des transporteurs d’oxygène et de lactates, ainsi qu’au niveau de l’activité des enzymes
oxydatives telles que la citrate synthase ; ces n’apparaissent pas ou peu en normoxie (Faiss et
al., 2013 ; Hoppeler & Vogt, 2001(Vogt et al., 2001; Zoll et al., 2006). L’exercice en hypoxie
est également connu pour induire une vasodilatation (ou dilatation des vaisseaux sanguins)
compensatoire qui tend à ajuster efficacement l’apport d’O2 au niveau musculaire (Casey &
Joyner, 2012).
Les progrès observés sur la précision des balles produites pourraient s’expliquer par un gain de
lucidité que nous ne pouvons pas mettre en évidence par des variables physiologiques. Il a
également été montré récemment que l’oxygénation cérébrale s’adapte au stress hypoxique
associé à la répétition de sprints sur ergocyle (Curtelin et al., 2017). Il serait par conséquent
intéressant de vérifier une éventuelle corrélation entre une amélioration de la précision et une
augmentation de l’oxygénation cérébrale.
75
Figure 18. Bilan des résultats et informations les plus significatifs, dans l’ordre des publications, de 1 à
9. ATP, association des joueurs professionnels ; BA, précision (% dans la zone définie) ; BV, vitesse de
balle ; D, droite ; G, gauche ; HN, haut niveau ; SV2, 2ème seuil ventilatoire ; Time to VT2, délai pour
atteindre le 2ème seuil ventilatoire ; TP, performance technique ; TTE, total time to exhaustion.
76
Chapitre 4
Conclusions et perspectives
77
4. Conclusions et Perspectives
TEST a répondu à un ensemble de validation scientifique et de reconnaissance institutionnelle
pour ouvrir la voie à de nouvelles applications pratiques en termes d’entraînement. Après avoir
validé la précision et la reproductibilité de la machine, nous avons démontré la fiabilité du
protocole de TEST dans une démarche « académique ». A partir de cet acquis, nous avons
utilisé les données recueillies afin de mieux comprendre les comportements techniques des
athlètes en fonction de la difficulté de l’effort avant de proposer des applications construites à
partir de TEST. Ces apports ont été notamment publiés dans une revue indexée soumise à
comité de lecture, plus ciblée spécifiquement vers le monde du tennis malgré une présence dans
plusieurs bases de données.
Au-delà de l’entraînement, TEST constitue un outil d’évaluation intéressant pour estimer les
effets de nouvelles modalités d’entraînement de par ses frappes intégrées, le temps raisonnable
pour le réaliser, ainsi que l’assurance d’obtenir une PMA exprimée en fréquence de balles
maximale aérobie (MAF). A partir de TEST et de l’analyse des données que nous avons
réalisée, nous pouvons utiliser les données techniques (i.e., vitesse de balle et % de précision)
et physiologiques (e.g., FC correspondant à SV1 et SV2, FCmax, intensité correspondant à [La]
= 2 et 4 mmol.L-1, valeurs de MAF et de VO2max) comme repères pour l’entraînement, mais
également comme repères pour situer le niveau des ressources des joueurs en les comparant aux
données publiées. Nous ne considérons pas la machine lance balles comme unique moyen
d’entraînement, il faut conserver tous les apports relatifs à la confrontation avec un adversaire.
Les valeurs techniques et physiologiques restent utilisables dans toutes les situations.
D’un point de vue pratique, nos résultats soulignent l’intérêt de pratiquer un cycle de minimum
5 à 6 séances RSH dans une période de 12 à 14 jours en cours de saison. Chaque séance doit
comprendre 4 séries de 5 répétitions de 6 s d’effort environ, avec un départ toutes les 30 s. Un
repos de 5 min est à observer entre les séries. La méthode RSH peut être réalisée à partir des
nouvelles technologies dédiées aux salles hypoxiques (e.g., chambre hypoxique normobarique
qui réduit le contenu d’oxygène inspiré soit par dilution d’hydrogène, soit par filtration de
l’oxygène). Dans une méta-analyse récente, l’altitude moyenne simulée utilisée dans les études
78
RSH étaient comprises entre 2900 et 3500 m (Brocherie et al., 2017). Etant donné que « plus
haut ne signifie pas plus efficace » d’après les résultats obtenus suite à un entraînement à une
altitude de 4000 m simulée, il est recommandé de s’entraîner à une altitude d’environ 3000 m
pour la mise en œuvre de la méthode RSH (Goods et al., 2014).
On souhaite dissuader les athlètes de porter un « Elevation Training Mask » pour s’entraîner
en hypoxie compte tenu d’une publication récente (Porcari et al., 2016). Cela ne simule pas
l’altitude comme les chambres hypoxiques normobariques et/ou l’altitude réelle (hypoxie
hypobarique) qui pourrait également être utilisée, même si aucune recherche n’a encore
comparée RSH “normobarique” vs “hypobarique”. Cependant les réponses physiologiques
(saturation en oxygène et FC) sont plus aigües en hypoxie hypobarique (Millet, Faiss, &
Pialoux, 2012). Cela pourrait induire des altérations de la performance lors d’entraînement en
altitude réelle. Par conséquent une altitude réelle comprise entre 2000 m et 2500 m serait
probablement adapté pour optimiser les effets de RSH.
Les résultats obtenus lors de nos études sur les effets de RSH nous encouragent à mieux
comprendre les mécanismes sous-jacents à une meilleure performance en compétition à la suite
d’un protocole RSH, ainsi qu’un niveau de précision accru face à l’apparition de la fatigue
inhérente à la pratique d’un test d’effort. L’évolution de nos installations a également répondu
à notre souhait de faire évoluer notre nouvelle technique d’entraînement vers encore plus de
spécificité, en intégrant des frappes de balles. Cette orientation répond également aux travaux
de Faiss et al. (2015) qui montrent une efficacité supérieure de RSH pour les modalités
d’entraînement impliquant les membres supérieurs. Ces résultats pourraient s’expliquer par
une proportion plus importante de fibres rapides dans les membres supérieurs (Klein, Marsh,
Petrella, & Rice, 2003).
A ce jour, on sait que RSA sur vélo (en normoxie) est altérée en fonction de la diminution de
l’oxygénation cérébrale (Smith & Billaut, 2010). Galvin et al. (2013) ont déjà émis l’hypothèse
que l’amélioration de performance de performance de leur groupe hypoxie était probablement
la conséquence d’une plus faible désoxygénation cérébrale, en s'appuyant sur les résultats d’une
79
étude mettant en lien la désoxygénation cérébrale avec la fatigue centrale (Goodall, Gonzalez-
Alonso, Ali, Ross, & Romer, 2012). L’optimisation de l’oxygénation cérébrale après RSH
favoriserait donc le maintien du système nerveux central et contribuerait à une amélioration de
la capacité de travail. Spécifiquement, lors d’un exercice type RS, une perte d’oxygénation
cérébrale est associée à une perte de capacité physique (Billaut & Smith, 2010; Smith & Billaut,
2012).
Les résultats obtenus lors de nos études nous encouragent à mieux comprendre les mécanismes
sous-jacents à une meilleure performance en compétition à la suite d’un protocole RSH, ainsi
qu’un niveau de précision accru face à l’apparition de la fatigue inhérente à la pratique d’un
test d’effort. Dans ce sens, il apparaît intéressant d’envisager les effets d’un cycle RSH sur la
mesure du flux sanguin cérébral à l’aide de la NIRS (Portalite; Artinis, Zetten, The Nederlands)
comme Curtelin et al. (2018) l’ont réalisé sur ergocycle en situation d’entraînement en hypoxie.
Les réponses de l’entraînement en altitude sont complexes parce que le stress hypoxique est
combiné à celui de l’entraînement (Schmitt, Hellard, et al., 2006). L'hypoxie représente un
facteur de stress supplémentaire avec la réduction de la PIO2 (pression partielle de l'oxygène
inspiré) et une diminution transitoire des activités parasympathiques et nerveuses sympathiques
(Kanai et al., 2001; Perini & Veicsteinas, 2003; Sevre et al., 2001). A ce jour aucune publication
ne concerne l’effet de RSH sur l’activité neurovégétative.
Nous venons de finir un nouveau protocole inspiré de nos résultats qui viendra potentiellement
éclairer ceux que nous avons déjà obtenus dans l’activité spécifique. Afin de pouvoir aller plus
loin dans l’analyse et l’interprétation des résultats, nous avons notamment inclus les mesures
relatives à l’oxygénation cérébrale qui s’imposaient. L’objectif de cette étude est d’analyser
l’efficacité de la méthode de répétition de sprints en hypoxie (RSH) sur les performances
spécifiques tennis et les ressources physiologiques mobilisées. Nous chercherons à identifier si
les résultats peuvent être mis en relation avec d’éventuelles modifications de perfusion sanguine
musculaire et cérébrale. Il a déjà été montré une amélioration de la perfusion sanguine au niveau
musculaire (Faiss et al., 2015) et cérébral (Galvin et al. 2013), suite à un cycle d’entraînement
sous la forme RSH. Notre objectif principal sera d’analyser si l’amélioration de la perfusion
80
sanguine au niveau musculaire et cérébral est corrélée aux gains techniques et physiologiques
mesurés lors du test spécifique tennis, ainsi que lors d’un test RSA plus spécifique au sport
concerné. Un objectif secondaire consistera à déterminer si une élévation de l’activité nerveuse
sympathique intervient à partir de l’analyse de la variabilité cardiaque.
Une prochaine étape pourra consister à évaluer les effets d’un cycle d’entraînement se
rapprochant des préceptes de l’entraînement polarisé. L’entraînement polarisé adapté au tennis
correspondrait plutôt à 55 % temps en zone 1, 30% en zone 2, et 15% en zone 3. Il s’agira de
combiner des séances « calibrées » avec la machine Hightof®, des séquences technico-tactiques
avec suivi de la FC, des séquences de renforcement musculaire déjà intégrées dans les pratiques,
ainsi que des séances RSH. Nous pourrions procéder de la même manière que pour la validation
de RSH pour les joueurs de tennis, i.e., une étude de cas avec un athlète de haut niveau en pleine
activité sur le circuit professionnel suivie d’une expérimentation élargie à une population bien
entraînée.
« Que la force me soit donnée de supporter ce qui ne peut être changé et le
courage de changer ce qui peut l’être, mais aussi la sagesse de distinguer l’un
de l’autre ». (Marc-Aurèle)
81
Chapitre 5
Références
82
5- Références
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91
Chapitre 6
Article 1 – Précision et reproductibilité d’une nouvelle
machine lance-balles
92
Article 1: Accuracy and Reliability of a New Tennis Ball Machine
Brechbuhl C, Millet GP, Schmitt L. Journal of Sports Science and Medicine (2016), 15, 263-267
93
©Journal of Sports Science and Medicine (2016) 15, 263-267
http://www.jssm.org
Accuracy and Reliability of a New Tennis Ball Machine
Cyril Brechbuhl 1,2, Grégoire Millet
2 and Laurent Schmitt
2,3
1 French Tennis Federation, Stade Roland-Garros, 2 avenue Gordon Bennett, Paris, France;
2 Institute of Sport Sciences
(ISSUL), Department of Physiology, Faculty of Biology and Medicine, University of Lausanne, Switzerland; 3
National
Centre of Nordic-Ski, Research and Performance, Premanon, France
testing. More specifically, it would improve the assess-
ment of the energetic and technical capacities of the play-
ers during an incremental field test. However, the accura-
cy and the reliability of such a ball machine have never
been published.
The use of a reliable and accurate ball machine can
be beneficial in different situations: technical and physi-
cal training and testing at any level and age, from the
beginner to the elite player; using different types of ball
and different exercises.
Therefore, the aim of this study is to evaluate the
reliability of a newly-developed ball machine (ʽHightof’)
on court and to assess accuracy of the balls released from
this ball machine using the Hawk-Eye technology.
Abstract
The aim was to evaluate the reliability of a newly-developed ball machine named 'Hightof', on the field and to assess its accuracy. The experiment was conducted in the collaboration of the 'Hawk-Eye' technology. The accuracy and reliability of this
ball machine were assessed during an incremental test, with 1 min of exercise and 30 sec of recovery, where the frequency of
the balls increased from 10 to 30 balls∙min-1. The initial fre- quency was 10 and increased by 2 until 22, then by 1 until 30
balls∙min-1. The reference points for the impact were 8.39m from the net and 2.70m from lateral line for the right side and 2.83m for the left side. The precision of the machine was similar on the right and left sides (0.63 ± 0.39 vs 0.63 ± 0.34 m). The distances to the reference point were 0.52 ± 0.42, 0.26 ± 0.19,
0.52 ± 0.37, 0.28 ± 0.19 m for the Y-right, X-right, Y-left and
X-left impacts. The precision was constant and did not increase
with the intensity. (e.g ball frequency). The ball velocity was
86.3 ± 1.5 and 86.5 ± 1.3 km∙h-1 for the right and the left side,
respectively. The coefficient of variation for the velocity ranged
between 1 and 2% in all stages (ball velocity ranging from 10 to
30 balls∙min-1). Conclusion: both the accuracy and the reliability of this new ball machine appear satisfying enough for field
testing and training.
Methods
Description of the ʽHightof’ ball machine
The ʽHightof’ ball machine weights 60 kg, for a height of
99 cm, a width of 62 cm and a depth of 70 cm (Figure 1).
It holds 300 balls and ejects balls according to the elec-
tronic command printed on the screen. The balls are
thrown thanks to the technology used with 2 rollers; one
roller ejects the ball in a direction pre-defined, the second
one makes turn the ball.
Key words: Technology, tennis, testing, training, ball-machine.
Introduction
The interest and limits of using a ball machine for tech-
nical training, physical conditioning or testing in tennis
have been previously shown (Baiget et al., 2014; Fargeas-
Gluck and Leger, 2012). However the stroke timing of
players may be affected by being opposite to a ball ma-
chine (Carboch et al., 2014), but it remains interesting to
standardize specifically the protocols for physical compo-
nents development. We emit some limits when the balls
are sent by coaches trying to follow a defined rhythm and
a ball quality. The reliability may be disturbed by the
focus and the attention on technical execution. Therefore
we prefer the use of ball machine to allow the fulfillment
of physical fitness development on the tennis court. For
example, despite the non-specific situation (e.g. no oppo-
nent which can create instability in the game), Smekal et
al. (2000) or Baiget et al. (2014) used a ball machine (The
Playmate TH – Metaltec and the Pop Lob Airmatic 104,
respectively) during their specific tennis field tests. How-
ever, the use of a mobile ball machine, which could throw
balls with different spin, velocities, and rebound zones,
would offer new possibilities in training drills and for
Figure 1. Dimensions of the ʽHightof’ ball machine.
Ball throws are executed by a total of 3 motors to
combine parameters of distance, velocity, and time. The
Received: 06 October 2015 / Accepted: 23 February 2016 / Published (online): 01 June 2016
Research article
94
264 Tennis ball machine
Figure 2. Ball speed measured by ʽHawk-Eye’ Technology (i.e stage 26 balls∙min-1).
target zone is controlled by 2 motors. One gives the X axis and the other one the Y axis. Another motor governs the time between ball throws and sequences. With the
Hightof’ machine, there is only one ball velocity corre-
sponding to 86 km.h-1
. We can only modify the spin. All the settings can be prepared in situ, or before either on a
computer or a smartphone. The ʽHightof’ machine works with all operating systems.
The device allows setting and recording a prede-
fined program (number and frequency of balls, duration
of rallies; ball velocity; zones of impact). Of interest is the
possibility for the device to record return ball velocities
from the player (with integrated radar).
and to the left on a zone situated between the line of ser-
vice court and the ledger line of court.
The accuracy of the device was evaluated by the
distance calculated by trigonometry between impact and
the reference point on right and left sides (Figure 3).
Statistical analysis
Mean and standard deviation (SD) and coefficient of
variation (CV) were calculated for all the ball impacts and
ball speeds. CV was calculated as the ratio of the standard
deviation by the mean.
For all variables (i.e. ball velocity and Y and X
distances to the reference points), we compared means by
paired t-test. We calculated mean (standard deviation), we
assessed the strength of the relationships between Haw-
keye and Hightof data using intraclass correlation coeffi-
cients (ICC). Finally we calculated mean bias [95% lower
limit; 95% upper limit] using the Bland-Altman method.
Experimental design
The experiment was conducted in the collaboration of the
ʽHawk-Eye’ technology that was installed for the ATP
tournament Paris Bercy Master 1000 (Figure 2). This
technology was validated on 14 October 2005, when the
ITF announced that ʽHawk-Eye’ had met the standards set
by the committee comprising representatives of the ITF,
ATP and WTA Tour for use in reviewing decisions made
by on-court officials. The accuracy and reliability of the
ball impact location and the reliability of the ball velocity
from the machine were assessed. Even the machine can
produce 3 different topspin, we only consider the topspin
intermediate, which is currently used during testing and
training.
Results
The reference points for the impact were at 8.39 m from
the net and 2.70 from lateral line for the right side vs 8.74
m and 2.83 for the left side. The accuracy of the balls
released from the ʽHightof’ machine (evaluated by the
distance calculated by trigonometry between impact and
the reference point) was similar on right and left sides
(0.63 ± 0.39 vs 0.63 ± 0.34 m). The accuracy was con-
stant and did not increase with the intensity (e.g. ball
frequency) (Figure 4). The ball velocity (from the machine) was 86.3 ±
1.5 and 86.5 ± 1.3 km∙h-1
for the right and the left side,
respectively (Figure 5). The velocity remained stable
during the test. The coefficient of variation for the veloci-
ty ranged between 1 and 2% in all stages (ball velocity
ranging from 10 to 30 balls∙min-1
).
The distances to the reference point were 0.52 ± 0.42, 0.26 ± 0.19, 0.52 ± 0.37, 0.28 ± 0.19 m for the Y-
right, X-right, Y-left and X-left impacts. The means for
ball speed (right and left sides) and impact location (X
Incremental test
The accuracy and The accuracy and the reliability of the ʽHightof’ machine were assessed during an incremental test, with 1 min of exercise and 30 sec of recovery, where the frequency of
the balls increased from 10 to 30 balls.min-1
. The initial
frequency was 10 balls∙min-1
and increased by 2 balls∙min-
1 until 22 balls.min
-1, then by 1 balls∙min
-1 until 30
balls∙min-1
. The type of ball ejected by the ʽHightof’ ball machine was determined with top spin. The trajecto- ries of balls were programmed from the screen of com- mand of the ball machine. We alternated balls to the right
95
Brechbuhl et al. 265
Figure 3. Ball impact measured by ʽHawk-Eye’ during the experiment (i.e stage 26 balls∙min-1).
and Y axes on right and left sides) were not statistically
different with p values from paired t-test ranging between
0.59 and 0.97.
The mean bias and 95% limits of agreement using
the Bland-Altman method are -0.06 [-3.04; 2.92] km∙h-1
for the ball velocity on right side; 0.04 [-2.59; 2.50] km∙h- 1
on left side; 0.00 [-0.82; 0.81], 0.00 [-0.38; 0.37], 0.00 [-
0.72; 0.72] and 0.01 [-0.37; 0.39] m for the Y-right, X-
right, Y-left and X-left impacts.
Discussion
The accuracy and the reliability of the ʽHightof’ ball ma-
chine were assessed by using the ʽHawk-Eye’ Technolo-
gy. Both the accuracy and the reliability of the new ball
machine appear satisfying enough for field testing. The
ball velocity was relevant for an analysis of the quality of
ball during technical drills, as practiced by professional
tennis players (86 km∙h-1
for topspin balls) (Fernandez-
Fernandez et al., 2010). Moreover, the high reliability of
the speed would allow accurate displacements of the
players from left to right during tests and avoid to surprise
the player during a sequence (Figure 5). The accuracy of
the balls released from the ball machine supported by the
low standard deviation at the different ball frequencies
(Figure 4) would allow a good practice of the drills and to
anticipate the run distance by the athletes.
The use of a reliable and accurate ball machine can
be beneficial in different situations: technical and physical
training, and testing at any level and age, from the begin-
ner to the elite player, using different types of ball and
different exercises. The ‘Hightof’ has already been used
in few studies to assess new design of aerobic training
Figure 4. Accuracy of the ʽHightof’ ball machine: distance of impact to the reference point on right and left side of the
court at ball frequencies increasing from 10 to 30 balls∙min-1.
Figure 5. Velocity of the ball from the ʽHightof’ ball machine on right and left side of the court at ball frequencies
increasing from 10 to 30 balls∙min-1.
96
266 Tennis ball machine
with or without ball hitting (Pialoux et al., 2015) and to
highlight the interest to implement motor imagery during
such task-specific training (Guillot et al., 2015). It under-
lines first the interest to use ball machine for standardiz-
ing and optimizing the training time, and secondly the
usefulness of this new technology in the way of specific
fitness testing, and training. However, the practical rele-
vance of the study remains limited as only a fixed ball
velocity was tested for reliability. For players with differ-
ent characteristics (e.g. age, beginners versus profession-
als, etc.), the selection of different ball speeds should be
possible. Therefore, further studies investigating the relia-
bility of different ball velocities as well as various ball
rotations (i.e. spin) are required.
We cannot compare the present results with the ex-
isting literature since the accuracy and the reliability of
any ball machine have never been published. The rele-
vance of shuttle running tests has been questioned in
tennis, leading to the development of so-called “sport
specific” protocols. Therefore, recent field tests have been
used in tennis to determine the endurance capacity (Girard
et al., 2006; Smekal et al., 2000) or technical performance
(i.e., stroke precision, accuracy) (Fernandez-Fernandez et
al., 2010; Smekal et al., 2000) of athletes with acceptable
accuracy under standardized conditions. However, for
further improving the specificity of these tests, two points
are important: 1) the use of the tennis court dimensions
and 2) the combination of specific footwork and hitting
actions. None of the previous tests proposed replicates the
characteristics of the tennis actions. During the Navten
test (Fargeas-Gluck and Leger, 2012), the coach throws
the balls to hit the target zone at a frequency that increas-
es at each 1-min stage. The rhythm in conducted by a CD
player. During the specific incremental field test of Girard
et al. (2006) and the Hit and Turn Tennis Test (Ferrauti et
al., 2011), players were instructed to mime a powerful
stroke without ball. In our opinion, any specific field test
requires “real strokes” and therefore using a ball machine.
Then the reliability of this test would be highly dependent
of the validity and the reliability of the ball thrown. In
addition, the ball machine has to be portable, capable of
operating under a wide range of environmental condi-
tions, and able to operate accurately, simply and quickly.
Since the ʽHightof’ ball machine appears as accurate and
reliable, it should lead to more efficient and specific eval-
uation design and associated physical training programs.
References
Baiget, E., Fernandez-Fernandez J., Iglesias X., Vallejo L. and
Rodriguez, F.A. (2014) On-court endurance and performance
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tennis: physiological and performance outcomes. PloS One
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AUTHOR BIOGRAPHY
Conclusion
The present study aimed to evaluate the reliability of a
newly-developed ball machine named 'Hightof', on the
field and to assess its accuracy. Both the accuracy and the
reliability of this new ball machine appear satisfying
enough for field testing and training.
Acknowledgements
No external funding was received for this work. Thanks go to the HighTof
company for the loan of the ball machine. The authors have no conflicts of interest that are directly relevant to the content of this article. We thank the Paris Bercy Master 1000 organisation to have deal with the ‘Hawk-
Eye’ society the opportunity to get essential data.
Cyril BRECHBUHL
Employment
National physical trainer for the French
Tennis Federation
Degree
PhD Candidate
Research interests
Training monitoring and programming.
Innovative training methods in hypoxia
for intermittent sports
E-mail: [email protected]
Key point
• The reliability and accuracy of a new ball machine
named 'Hightof' were assessed.
• The impact point was reproducible and similar on
the right and left sides (±0.63 m).
• The precision was constant and did not increase
with the intensity (e.g ball frequency).
• The coefficient of variation of the ball velocity ranged between 1 and 2% in all stages (ball veloci-
ty ranging from 10 to 30 balls∙min-1
).
97
Brechbuhl et al. 267
Cyril Brechbuhl
French Tennis Federation, Stade Roland-Garros, 2 avenue Gor-
don Bennett, Paris, France
Grégoire P. MILLET
Employment
Professor of exercise physiology
Degree
PhD
Research interests
Innovative training methods in hypoxia
for intermittent sports, optimization of
interval-training, prevention of injuries,
biomechanical-physiological coupling
in various sport locomotion.
E-mail: [email protected]
Laurent SCHMITT
Employment
Director of the Research Department
Degree
PhD
Research interests
Hypoxic training, heart rate variability and training, and fatigue
E-mail:
98
Chapitre 7
Article 2- Vers l’utilisation d’un Test d’Effort Spécifique au
Tennis (TEST) avec frappes de balles chez des joueurs
élite.
99
Article 2- On the Use of a Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST) with
Ball Hitting by Elite Players.
Brechbuhl C, Girard 0, Millet GP, Schmitt L. PLoS ONE (2016); 11, 4
100
RESEARCH ARTICLE
On the Use of a Test to Exhaustion Specific to
Tennis (TEST) with Ball Hitting by Elite Players
Cyril Brechbuhl1,2☯¤a*, Olivier Girard2☯¤b, Grégoire P. Millet2☯¤b, Laurent Schmitt2,3☯¤c
1 National Technical Direction, French Tennis Federation, Paris, France, 2 Department of Physiology,
Institute of Sport Sciences (ISSUL), Faculty of Biology and Medicine, University of Lausanne, Lausanne,
Switzerland, 3 Department of Research and Performance, National Centre of Nordic-Ski, Premanon, France
☯ These authors contributed equally to this work.
¤a Current address: Fédération Française de Tennis, Centre National d’Entraînement, Stade Roland-
Garros, Paris, France
¤b Current address: Institut des sciences du sport de l’Université de Lausanne (ISSUL), Bâtiment Géopolis, Lausanne, Suisse
¤c Current address: Centre National de Ski Nordique, Lieu dit Jacobeys, Prémanon, France
Abstract
Purpose
We aimed to a) introduce a new Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST) and compare
performance (test duration) and physiological responses to those obtained during the 20-
m multistage shuttle test (MSST), and b) determine to which extent those variables correlate
with performance level (tennis competitive ranking) for both test procedures.
OPEN ACCESS
Citation: Brechbuhl C, Girard O, Millet GP, Schmitt L
(2016) On the Use of a Test to Exhaustion Specific to
Tennis (TEST) with Ball Hitting by Elite Players. PLoS ONE
11(4): e0152389. doi:10.1371/journal.
pone.0152389
Methods
Twenty-seven junior players (8 males, 19 females) members of the national teams of the French Tennis Federation completed MSST and TEST, including elements of the game
(ball hitting, intermittent activity, lateral displacement), in a randomized order. Cardiorespira- tory responses were compared at submaximal (respiratory compensation point) and maxi- mal loads between the two tests.
Editor: Andrea Macaluso, University of Rome Foro
Italico, ITALY
Received: October 27, 2015
Accepted: March 14, 2016
Published: April 1, 2016
Results
At the respiratory compensation point oxygen uptake (50.1 ± 4.7 vs. 47.5 ± 4.3 mL.min-1.kg-1, p = 0.02), but not minute ventilation and heart rate, was higher for TEST compared to MSST. However, load increment and physiological responses at exhaustion did not differ between the two tests. Players’ ranking correlated negatively with oxygen uptake measured at sub-maximal and maximal loads for both TEST (r = -0.41; p = 0.01 and -0.55; p = 0.004) and MSST (r = -0.38; P = 0.05 and -0.51; p = 0.1).
Copyright: © 2016 Brechbuhl et al. This is an open
access article distributed under the terms of the
Creative Commons Attribution License, which permits
unrestricted use, distribution, and reproduction in any
medium, provided the original author and source are
credited. Data Availability Statement: All relevant data are
within the paper.
Funding: These authors have no support or funding
to report. Conclusion
Using TEST provides a tennis-specific assessment of aerobic fitness and may be used to
prescribe aerobic exercise in a context more appropriate to the game than MSST. Results
Competing Interests: The authors have declared
that no competing interests exist.
PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0152389 April 1, 2016 1/ 14
101
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
also indicate that VO2 values both at submaximal and maximal load reached during TEST
and MSST are moderate predictors of players competitive ranking.
Introduction
Tennis is a sport that requires a mixture of speed, agility, strength, and power combined with
moderate-to-high aerobic and anaerobic capacities [1,2]. Although the sport-specific technical
skills and tactical choices are predominant factors, players require a well-developed physical
conditioning to execute advanced shots and maintain stroke efficiency as fatigue develops [3].
Evaluation of aerobic fitness is commonly used to characterize training effects, evaluate physi-
cal fitness, and identify target training areas [4 ]. When assessing players’ aerobic fitness level
the ‘Gold-standard’ protocol is the direct measurement of maximal oxygen uptake (V O2max)
while running to exhaustion (i.e., progressive running speed increments) on a treadmill in a
laboratory environment [5].
In tennis, a large variety of field running protocols, from which either indirect (i.e., estima-
tion from performance achieved) or direct (i.e., using portable gas analyzer) V O2 measure-
ments are derived, have been popularized over the last 30 years [6,7]. The 20-m multistage
shuttle test (MSST) is probably the most popular field procedure in the tennis community, and
represents an integral part of the regular test battery of leading national tennis federations (US
tennis association, Tennis Australia, French Tennis Federation) [1]. However, MSST is known to
under-predict V O2max among racket-sport players [8]. Furthermore, it is only semi-specific to
tennis, as it does not accurately reflect movement patterns that are typically performed on
court. Hence, MSST cannot simulate the specific muscular involvement of the upper limbs
with respect to ball hitting. Playing tennis also requires rapid directional changes after covering
a distance of less than 5 m, yet players would only have to change direction every 20 m during
MSST.
Over the past decade, field-based test protocols have been developed to evaluate aerobic fit-
ness of tennis players in a context more appropriate to the game [1,9– 12]. For instance, the
Girard Test [11] and the Hit & Turn Tennis Test [10], two incremental protocols (i.e., stages
duration of 40–50 s, interspersed by 10–20 s of rest and including movements’ speed/direction
changes controlled by visual and/or auditory feedbacks) to exhaustion, have been popularized.
The main drawback of these test procedures, however, is that background strokes are
simulated (i.e., stroke mimic actions) so that there is actually no “hitting of the ball” (i.e., racket
/ ball con- tact). To our knowledge, there is no direct comparison in the literature of
cardiorespiratory responses or energy expenditure during tennis tests performed with vs.
without ball hitting.
Moreover, large between-player differences regarding the intensity of the mimed strokes may
thereby complicate standardization of these tests. This is not a trivial issue since the work of
upper limbs, known to influence the overall energetic demand in tennis [13] would likely mod-
ify the physiological responses when players are required or not to hit the ball. For example,
hitting backstrokes was shown to induce 2–10% higher physiological measurements than fore-
hands [13,14], which increased with stroke velocities.
More recently, the Baiget Test [9] that includes ball hitting at increasing intensity from a
throwing machine has been proposed. This test actually builds on the test originally developed
by Smekal et al. [12]. In the original version of the “on-court” test [12] players began hitting
balls at a ball frequency (BF) of 12 shots.min-1, which was further increased by 2 shots.min-1
every 3 minutes. Compared to this original test procedure [12], the main modifications incor-
porated in the Baiget Test were (a) the inclusion of shorter stages (3 vs. 2 minutes) and (b) a
PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0152389 April 1, 2016 2/ 14
102
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
slower starting BF (12 vs. 9 shots.min-1) [9].These changes were likely implemented to limit test
duration, which favors more accurate determination of the main cardiorespiratory param-
eters at specific time points (i.e., respiratory compensation point (RCP) and maximal load)
when evaluating aerobic fitness. In the Baiget Test [9 ], however, the activity is continuous in
nature without inclusion of any recovery breaks characterizing intermittent efforts in tennis.
By comparing physiological responses between their field-based procedure and a discontinu-
ous treadmill test, Girard et al. [11] highlighted that laboratory tests underestimate VO2max val-
ues, while cardiorespiratory variables measured at submaximal intensities did not differ. No
such comparison has been made for the other available tennis-specific incremental procedures
[9,10,12]. When it comes to estimate aerobic fitness of tennis players, determining whether
physiological responses to a newly designed protocol are similar or not compared to a ‘refer-
ence’ test (MSST) is practically relevant.
In racket sports, as in every sport, the physiological responses are known differ between
players of various playing standards. It is therefore informative for the coach to establish the
ability of a test procedure to discriminate players of various standards. Although time to
exhaustion between a squash and a treadmill test were not different only performance during
the squash test correlated with players’ ranking [15]. More specifically, Baiget et al. [9]
highlighted the usefulness of using technical effectiveness combined with physiological param-
eters at submaximal intensity (e.g respiratory compensation point, RCP) to best predict tennis
performance level. Reporting the nature of the relationship of test duration and/or physiologi-
cal outcomes with players’ competitive ranking is therefore crucial, for instance, to assess sea-
sonal changes in players’ fitness.
Therefore, we aimed to a) introduce and validate a Test to Exhaustion Specific to Tennis
(the so-called TEST) including elements of the game (i.e., actual ball hitting, lateral displace-
ments, intermittent activity), b) compare TEST performance (test duration) and physiological
responses (i.e., at RCP and maximal load) to those obtained during a ‘classical’ field procedure
(MSST) highly popular in a large number of clubs and federations, and c) determine to which
extent test duration and VO2 values for both test procedures correlate with performance level
(competitive ranking). We hypothesized that cardiorespiratory responses derived from TEST
would be higher than MSST and that TEST would be a better predictor of players’ ranking.
Methods
Ethic Statement
Both the players and their parents (for minors) provided written informed consent for the
study after the procedures and potential risks associated with participation in the study were
fully explained. The scientific committee of the French Tennis Federation approved the study
that was performed in accordance with the ethical standards reported [16], and conformed to
the recommendations of the Declaration of Helsinki.
Subjects
Twenty-seven high-level competitive tennis players (8 males and 19 females) (mean ± SD; age:
16.8 ± 0.9 years; height: 185.4 ± 5.3 cm; body mass: 75.8 ± 7.2 kg for males and age: 17.2 ± 2.4
years; height: 173.3 ± 9.9 cm; body mass: 64.7 ± 9.5 kg for females), volunteered to participate
in the study. They were all members of the national teams of the French Tennis Federation
(international tennis number (ITN): 1 (elite)). The mean training background of the players
was 11.0 ± 3.5 years and the training regimen was 6 d.week-1 with a training volume of
24.0 ± 2.1 h.week-1. Players were focusing 15.1 ± 1.2 h.week-1 on tennis-specific training (i.e.
PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0152389 April 1, 2016 3/ 14
103
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
technical and tactical skills), while their fitness routine also included aerobic and anaerobic (i.e.
on-court and off- court exercises; 4.4 ± 0.3 h.week-1) conditioning as well as strength (5.2 ± 0.5 h.
week-1) training. During the three months before testing (November), they participated regularly
to official tennis competitions (i.e. “International Tennis Federation Juniors”, and “International
Tennis Federation Futures” or ATP tournaments) for a total of 5–10 matches monthly.
Experimental Design
All participants performed two incremental protocols to exhaustion in randomized order: the
‘traditional’ MSST [17] and a new Test to Exhaustion Specific to Tennis (the so-called TEST). Each
test was conducted under similar standard environmental conditions (temperature ~
20°C, relative humidity ~ 50%) at the same time of day (± 2h), 2 days apart, on an indoor tennis
court (i.e., GreenSet surface, GreenSet Worldwide S.L., Barcelona, Spain). All participants were
given written and verbal instructions to report for testing in a well-rested, well-hydrated and
well-nourished state, and to refrain from eating at least two hours before testing. They were
told to refrain from strenuous training the day before the test. All players were familiar with
MSST as part of their regular (twice yearly) physical performance assessment. One week before
the main experimental visits, all participants attended one familiarization session where TEST
requirements were explained. At this occasion, players performed TEST (yet without mouth
mask) so as to limit any learning effect.
Experimental procedures
The 20-m multiple-shuttle-run test (MSST). MSST procedure has been described else-
where [17]. Briefly, participants ran back and forth on a 20-m course, starting at a running
speed of 8.5 km.h-1, which was then increased by 0.5 km.h-1 every minute. The running pace was
regulated by a prerecorded audiotape, signaling when participants needed to be at one or the
other end of the 20-m course. Participants were encouraged to complete as many stages of the
MSST as possible, and the test was terminated when they were unable to maintain the pre-
scribed pace. Specifically, participants were given a warning the first time they were behind the
sound signal (~1 m was allowed), and MSST was immediately stopped on the second warning.
Total duration of MSST was recorded [7].
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST). TEST procedure consisted of hitting balls
thrown at constant velocity (mean: 86 km.h-1; coefficient of variation for ball speed = 1.7% and
1.5% for right and left corners of the baseline, respectively, alternating forehand and backhand
strokes (Fig 1) by a ‘Hightof’ ball machine. Players had to hit balls cross-court in a prescribed
pattern (i.e., topspin drive), while the landing point for thrown balls was set 3 meters in front
of baseline (Fig 1). Slice strokes were not allowed because of their potential influence on ball
positioning and therefore on TEST performance and associated physiological responses.
A standardized warm-up preceded TEST. It consisted of cycling an ergocycle
(75W – 100W), for 10 min. TEST started with a 2-min ‘habituation’ phase where a BF of 16
shots.min-1 with balls thrown to the central area of the court (minimal lateral displacement) was
adopted. After one minute of passive rest, the main test procedure begun: a BF of 10 shots.min-1
was first selected, which was then increased by 2 shots.min-1 every minute until the stage corre-
sponding to a BF of 22 shots.min-1. From there, increment in BF was set at +1 shots min1 (Fig1).
After each 1-min stage, a 30-s passive recovery break (quiet standing) was implemented.
Players were told to “hit the ball with the best possible velocity/accuracy ratio”. Stroke
involvement was motivated by ‘live’ (immediate) feedback. Specifically, players were informed
about inappropriate ball velocities (ball velocity < 80 km.h-1) and precision (30% of balls land-
ing outside the target zone) at the end of each stage completed. Ball speed was measured with a
PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0152389 April 1, 2016 4/ 14
104
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
Fig 1. TEST design (A) and schematic setting (B) for the Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST).
doi:10.1371/journal.pone.0152389.g001
Solstice1 radar (Hightof’1, France). To ensure standardized playing conditions, a minimum of
100 balls (Roland Garros1) was used every 6 tests.
TEST ended with player’s voluntary exhaustion or was stopped by the researchers if: i) the
players felt exhausted or failed to hit the ball twice in a row or ii) the player was no longer able
to perform strokes with an acceptable execution technique and a demise in velocity/precision,
as determined by experienced coaches, (i.e., national level coaches with > 15 years of experi-
ence at the elite level) through subjective observation. Specifically, participants were given a
warning the first time they disrespect the rules, while they were stopped on the second warning.
Performance was measured as the total test duration.
Physiological measurements
During both tests the following ventilatory breath-by-breath gas exchange and five-second
heart rate (Suunto Ambit2, Vantaa, Finland) values were continuously recorded using the
Metamax II CPX system (Cortex, Leipzig, Germany): oxygen uptake (VO2), carbon dioxide production (VCO2), respiratory exchange ratio (=VCO2. VO2 ), and minute ventilation
-1
(VE). Gas and volume calibration of the measurement device were performed before each
test according to manufacturer’ instructions.
The American College of Sports Medicine [18] recommends four criteria to determine max-
imal effort during incremental tests: i) VO2max plateau defined as an increase of less than 1.5
mL.min-1.kg-1 despite progressive increases in exercise intensity, ii) a final respiratory exchange
ratio of 1.1 or above, iii) a final heart rate above 95% of the age related heart ratemax, and iv) a
final blood lactate concentrations above 8 mmol.L-1 [18]. Ratings of perceived exertion were
recorded using the Borg 6–20 scale at the end of each test. Furthermore, 25 μl capillary blood
samples were taken from fingertip and analysed for blood lactate concentrations by using the lac-
tate Pro (LT-1710, Arkray, Japan) [19] portable analyser at the beginning and 15 s after exhaustion.
PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0152389 April 1, 2016 5/ 14
105
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
Detection of respiratory compensation point (RCP)
RCP detection was done by analyzing the points of change in slope (breaks in linearity) of ven-
tilatory parameters [11,20,21]. RCP was determined using the criteria of an increase in VE/
VO2 with no increase in V E/ VCO2 and departure from the linearity of V E. All assessments of the
RCP were made by visual inspection of graphs of time plotted against each relevant respira-
tory variable measured during testing. All visual inspections were carried out by two experi-
enced exercise physiologists. The results were then compared and averaged. The difference in
the individual determinations of RCP was < 3%.
Players’ ranking
The international tennis ranking (ATP, WTA and ITF junior) was used to rank players from 1 to
27 in our population sample, with all male players achieving a better ranking than any of the
woman players. Players competitive level was confirmed by the professional national coaches
of the French Tennis Federation.
Data analysis
In both tests, the gas samples were averaged every 30 s for further analysis, and the highest val-
ues for VO2 and heart rate over 30 s were regarded as VO2max and heart ratemax. Each physio-
logical variable corresponding to RCP and maximal load was expressed in absolute terms.
Physiological variables were then interpolated and further compared using time frames corre-
sponding to 10% of the total duration of each test.
Statistical analysis
Mean (±SD) was calculated for all variables. Data obtained at RCP and maximal load were
compared between MSST and TEST using paired sample-t tests. VO2, VE, and heart rate
curves were compared using a two-way repeated measures analysis of variance [Condition:
(MSST vs. TEST) x Time: (10%, 20% . . . 100% of test duration)]. However, when the normality
test failed, a Mann-Whitney rank sum test was performed between tests at each time interval.
The Bonferroni test was used for post hoc comparisons. Finally, performance and VO2 corre-
sponding to RCP and maximal load were also correlated with the competitive level (ranking)
of the players using Pearson rank order correlation for both tests. Data were tested for normal-
ity (Shapiro–Wilk test) and equality of variance (Fisher–Snedecor F-test). Where significant
effects were established, pairwise differences were identified using the Bonferroni post hoc
analysis procedure adjusted for multiple comparisons.
The following criteria were adopted to interpret the magnitude of r: <0.1, trivial; 0.1–0.3,
small; 0.3–0.5, moderate; 0.5–0.7, large; 0.7–0.9, very large; and 0.9–1.0, almost perfect [22].
Statistical significance was accepted at p ≤ 0.05. The statistical analyses were performed using
SigmaStat 3.5 software.
Results
Test performance
Test duration was longer (p = 0.001) for TEST (908 ± 94 s) compared with MSST (665 ± 100 s).
The number of players who satisfied the criteria for maximum effort for each test is dis-
played in Table 1.
PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0152389 April 1, 2016 6/ 14
106
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
Table 1. Number of athletes who satisfied the criteria for a maximum
effort. TEST MSST
RER, respiratory exchange ratio; HR, heart rate.
doi:10.1371/journal.pone.0152389.t001
Physiological responses
At submaximal load (RCP), higher VO2 values were recorded for TEST compared to MSST
(+5.2%; p = 0.05) (Table 2B). However, VE and heart rate values did not differ between tests.
When data were compared at similar relative exercise durations (10% increments), there were
no differences between tests (i.e., all p values > 0.05 for condition x time interaction effects) for
any physiological variable (Fig 2). At maximal loads, VO2max, VEmax, heart ratemax, blood lac-
tate concentration and ratings of perceived exertion values did not differ between TEST and
MSST (Table 2A).
Correlations of test performance and physiological responses with competitive level
The players’ ranking was negatively correlated with VO2max for both TEST and MSST (r =
-0.55; p = 0.04 and -0.51; p = 0.1) (Fig 3A). Significant Pearson’s r coefficients were observed
between ranking and VO2 obtained at RCP and expressed both with absolute (TEST: r = -0.41,
p = 0.01; MSST: r = -0.38, p = 0.05) values (Fig 3B). Finally, MSST (r = -0.46, p = 0.01), but not TEST
(r = 0.04, p = 0.8), duration correlated negatively with competitive level.
Discussion
TEST design and methodological considerations
In order to better standardize parameters influencing V_ O2 response, we decided not to stimu-
late the great variety of playing situations during a tennis match (i.e., low level of uncertainty in
Table 2. A: maximal levels and significant differences in maximal oxygen uptake (VO2max), ventilation (VEmax), heart rate (HRmax), lactates ([La- ]) and rat- max
ings of perceived exertion scale (RPE) between the specific tennis test (TEST) and the 20m shuttle run test (MSST); B: levels of VO2, VE and HR at respira- tory compensation point (RCP) between TEST and MSST. Data are expressed as mean ± standard deviation. P ≤ 0.05 for differences between TEST and MSST.
A: Maximal level TEST MSST p
doi:10.1371/journal.pone.0152389.t002
PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0152389 April 1, 2016 7/ 14
VO2max (mL.mn-1.kg-1) 56.5 ± 5.6 55.2 ± 5.5 0.25
VEmax (L.mn-1) 121.1 ± 26.7 122.1 ± 24.9 0.77
HRmax (bpm) 197.2 ± 6.5 199.2 ± 6.3 0.24
[La-1max] (mmoles.L-1) 9.7 ± 3.3 9.6 ± 2.3 0.92
max RPE 17.1 ± 1.4 16.4 ± 1.6 0.18
B: RCP level
VO2 (mL.mn-1.kg-1) 50.1 ± 4.7 47.5 ± 4.3 0.05
VE (L.mn-1) 85.4 ± 18.2 84.2 ± 16.5 0.97
HR (bpm) 187.7 ± 7.9 185.2 ± 7.3 0.66
VO2 27 (100%) 21 (78%)
RER 27 (100%) 25 (96%)
HR 21 (78%) 23 (85%)
La- 22 (81%) 24 (89%)
107
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
Fig 2. Oxygen uptake (V O2, A), minute ventilation (V E, B), and heart rate (HR, C) during TEST and MSST in tennis players (n = 27). Data are
expressed relatively (10% frames) as a function of total test duration.
doi:10.1371/journal.pone.0152389.g002 the protocol so that progress cannot be associated with a learning process) and maintain con-
stant ball quality produced by the machine. Indeed, Bekraoui et al. [14] observed that
offensive strokes mobilize 6.5% more energy than defense ones. Furthermore, energy
required for hitting backhands is 7% higher than for forehands in club-level players.
Fernandez-Fernandez et al.
[13] also found higher energy cost for forehands (18.5 kcal.min-1) compared to backhands
(16.8 kcal.min-1) for flat, but not topspin, strikes. While the number of forehands and
back- hands was kept similar during TEST, the selected ball speed (mean: 86 km.h-1)
corresponds well to what has already been recorded during tennis drills where players
were instructed to hit balls with lift [13]. While the consistency in speed and length of balls thrown by a tennis coach is questionable even for experienced coaches [23], the use of an
accurate and reliable throwing machine was a strong methodological point to standardize
our experimental conditions. Unlike Fargeas-Gluck and Leger [23], we believe that the
determination of the running speed obtained from TEST is not a discriminating criterion in
that energy expenditure is related to the level of engagement in strikes. During MSST,
directional changes (180°) after 20-m shuttle runs are
likely more intense than during TEST after shorter displacements ranging between 4 and 8 m.
Because it is unlikely that players can maintain elevated strokes efficiency during several
incremental steps using long exercise stages (> 1 min), especially in the absence of
intervening recovery periods, TEST resembles more a tennis-specific procedure. During TEST,
the dura- tion of stages was set to 1 min interspersed by 30-s recovery periods. Because it is
commonly thought that it would allow a more reliable determination of ventilatory and
lactate thresholds
PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0152389 April 1, 2016 8/ 14
108
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
Fig 3. Relation of players’ ranking (1 to 27) with maximal oxygen uptake (V O2max, A), and oxygen uptake at the respiratory compensation
point (V O2RCP, B). Dotted and plain lines represent TEST and MSST, respectively.
doi:10.1371/journal.pone.0152389.g003
[5], stage durations of 2–3 min and a continuous mode of exercise have often been used in
available test procedures [9,12], Nonetheless, Balmer et al. [24] showed that the maximum
power determined by one minute increments in load are also highly reliable [24]. Such stage
durations have been adopted in other incremental tennis-specific procedures (NAVTEN, [23])
and Hit & Turn Tennis Test [10], while even shorter stage durations have been used elsewhere
[11]. Moreover, relatively short protocols (< 20 min), as used here, allow reliable determina-
tion of VO2max with 1-min stages [25]. Some previous studies have shown that hitting balls
during specific aerobic training may have deleterious effects on forehand and backhand tech-
nique in teenage developing players [26,27 ]. At elite level, the technical skills are paramount
and have to be trained on a systematic basis, which also include aerobic type sessions. For this
purpose, TEST is of high practical interest.
Submaximal loads
When designing an incremental test procedure, it is important that the first few stages are not
too demanding physiologically in order not to overtax the anaerobic process [28]. Observed
PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0152389 April 1, 2016 9/ 14
109
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
correlations for physiological parameters between the two tests and the progressive increases
in physiological load are therefore important. At RCP, we found higher V O2 values for TEST
compared to MSST. It underlines that during a specific activity, players might tolerate higher
metabolic stress before activating the RCP. This may relate to the fact that players probably felt
more comfortable performing on-court movements (i.e., displacements with specific footwork
and ball hitting) than during a shuttle running, including sharper (and potentially more
demanding) directional changes and limited upper body involvement. In support, perfor-
mance, physiological and perceptual responses during repeated sprints with changes of direc-
tion are angle-dependent [29]. Interestingly, players with higher aerobic fitness compete at
relatively lower exercise intensities [30]. Indeed, Baiget et al. [30] observed that players during
competition scenarios spent more than 75% of the time in their low-intensity zone (under first
ventilatory threshold), with less than 25% of the time spent at moderate-to-high intensities
(between first and second ventilatory threshold). Evaluating specific aerobic fitness including
elements of the game is therefore useful as it may determine the metabolic intensity that
players can sustain throughout a game.
Maximal loads
It is known that incremental tests lasting between 5 and 26 minutes are relevant for eliciting
valid V O2 max values [31] and that relatively short protocols (< 20 min) with 1-min stages, as
used here, also allow reliable V O2max determination [25]. During TEST, all participants ful-
filled the criteria of plateau in V O2 with the majority of players also satisfying other criteria for
maximal efforts, indicating that they were effectively exhausted by this new test procedure.
Measuring V O2max using TEST is relevant and may be used to prescribe aerobic exercise in a
context more appropriate to game play than MSST. In line with previous tennis field-tests liter-
ature (The Hit & Turn Tennis Test) [10], V O2max values reached on both tests were higher in
males compared to females. Comparable values of other physiological variables and blood lac-
tate concentration reached at exhaustion between the two tests further reinforce the
usefulness of TEST in elite players.
Our findings, however, differ from Girard et al [11] and Smekal et al. [12]. On the one hand,
Girard et al. [11] postulated that V O2max values derived from laboratory testing (treadmill)
may not be relevant for accurately estimating aerobic fitness in tennis players since V O2max val-
ues were significantly lower on a treadmill vs. field test (58.9 ± 5.3 vs. 63.8 ± 5.7 mL-1.min.kg-1).
On the other hand, Smekal et al. [12] found higher V V O2max values with treadmill (58.3 ± 4.3 vs.
52.4 ± 3.7 mL-1.min.kg-1) compared to on-court incremental tests. Discrepancies between our
results and above findings may well relate to the details of the various tests and to the charac-
teristics of tested players (i.e., level, age, gender). Furthermore, while TEST was compared to
MSST in our study, previously developed test procedures have been compared with treadmill
protocols that are in nature not specific to tennis (no directional changes or specific upper
limbs involvement).
If possessing a high V O2max is certainly not a discriminating factor for tennis performance as
opposed to continuous aerobic activities (i.e., running, cycling), Bergeron et al. [32] indi- cated
that players with a well-developed V O2max would better sustain cardiovascular load and
improve their recovery between points. In support, a strong inverse relationship between
V O2max and ATP entry ranking over time in a professional tennis player has been reported
[33]. That said, Kovacs [34] postulated that for a top player, it is important to have a V O2max >
50 mL.min-1.kg-1 for women et 55 mL.min-1.kg-1 for men but that higher V O2max (> 65 mL. min-
1.kg-1) does not further improve on-court performance against a V O2max of ~55–60 mL.
PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0152389 April 1, 2016 10 / 14
110
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
min-1.kg-1. This is reflected here where the best French junior players displayed averaged
V O2max values of 56.5 ± 5.6 mL.min-1.kg-1. This is because performance in tennis is largely
dependent on the technical, tactical and motor control/coordination aspects.
Relationships of physiological response and test performance with competitive ranking
There was no correlation between the ranking of players and TEST duration (r = - 0.06), unlike
in the study by Girard et al. [15] who did report a strong correlation (r = - 0.96) for elite players
tested on a squash specific graded test. Compared to Girard et al. [15], our population sample
was larger (n = 7 vs. 27 participants) with also a more homogeneous sample of players, so that
any significant relationship would be more difficult to distinguish. Furthermore, while a signifi-
cant relationship between MSST duration and competitive ranking (r = -0.46, p < 0.05) has
been observed, the lack of significant relationship for TEST may be because of the involvement
with stroke hitting. This highly individual characteristic may lead to variable energy cost
depending on players’ game style and technique.
In our study, the moderate correlations of competitive ranking with V O2max (r = -0.55) and
V O2 at RCP (r = -0.47), while rather similar relationships also occurred for MSST(r = -0.41 and
r = -0.38), reinforce the interest of implementing TEST. In partial agreement with these
findings, Baiget et al. [9] indicated that large part of the variability in the 38 competitive players
that they have tested on a relatively similar incremental test could be explained by time to
exhaustion and physiological parameters (RCP and maximal load). However, in the present
study and in the one by Baiget et al. [9], correlations were only moderate, which reflect the
complexity of tennis performance depending on a mixture of factors. It would be useful in
future studies to relate physiological variables derived from TEST with indices of match inten-
sity or fatigue resistance.
Practical implications
Coaches may sometimes be reluctant using new technologies, as they believe it may
negatively influence performance of their players (extra psycho-physiological stress). In this
instance,
observation of consistent performance and associated physiological variables when carrying
or not a portable gas analyzer during on-court testing is encouraging [9]; wearing a mask may
even induce an extra motivation (i.e Hawthorne effect) [35]. That said, TEST can also be prac-
tised without wearing a gas analyser to evaluate the ability of players to work in a fatigued
state from the knowledge of target intensities (i.e., a given stage or the BF corresponding to
players’ RCP) to focus on technique stabilization. Hence, recent publications [13,36–39]
highlight the importance of an integrated physical work on the tennis court, by monitoring
physiological responses during the completion of specific on-court drills.
TEST can also be used to ascertain the effects of ergogenic aids or of a training intervention.
Interestingly, Fernandez-Fernandez et al. [37] found a significant increase in V O2max after ten-
nis players both followed high-intensity interval training and repeated sprint training modali-
ties, yet a treadmill test was implemented. In order to improve test specificity, TEST could be
used, for instance to assess the effects of innovative training methods such as repeated
sprinting in hypoxia [40] likely to maximize aerobic fitness in tennis players compared to
similar training at sea level.
Adopting an intermittent exercise pattern is an important methodological difference with
existing tests [9,12]. First, 30-s rest periods between stages are relatively close to between-
points recoveries during official competitions (~20 s), potentially allowing a window to
measure PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0152389 April 1, 2016 11 / 14
111
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
blood lactate concentration. Second, the technical quality of the stroke is paramount to reach
the highest level and a test allowing actual ball hitting is probably of higher interest for coaches.
Hence, standardized evaluations of ball velocity/accuracy under various fatigue conditions are
made possible.
Conclusion
Building on recent efforts made to develop field tests in tennis, we introduce here a Test to
Exhaustion Specific to Tennis (the so-called TEST) including elements of game play (i.e., spe-
cific footwork, ball hitting, intermittent activity) and compared performance and physiological
responses to a widely used field procedure (MSST). At submaximal intensity (RCP) V O2, but
not V E and heart rate, values were higher for TEST compared to MSST. However, load incre-
ment and physiological responses at maximal load were similar between the two tests. Results
also indicate that V O2 values both at submaximal and maximal loads reached during TEST
and MSST are moderate predictors of players competitive ranking. Test–retest are still needed
to guarantee the excellent reproducibility of performance and physiological responses. In
doing so, testing players of various standards or age groups using TEST would allow to relate
players to their peers (chronological and biological age) through the determination of age-
group percentiles, for instance as done for the Hit & Run Tennis Test (Ferrauti et al., 2011). In
order to identify players whose V O2max is sufficiently high in their age group and meeting the
physiological demands of senior match play, building normative tables for different groups
may also be informative.
Acknowledgments
The authors thank all the players and the coaches for their enthusiastic participation in this
project.
Author Contributions
Conceived and designed the experiments: CB GPM LS. Performed the experiments: CB LS.
Analyzed the data: CB OG GPM LS. Contributed reagents/materials/analysis tools: CB OG
GPM LS. Wrote the paper: CB OG GPM LS.
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114
Chapitre 8:
Article 3- Test d’effort spécifique tennis (TEST): Etude de
cas d’un joueur élite.
115
Article 3- Stress test specific to tennis (Test): Case study of an elite player.
Brechbuhl C, Girard O, Millet GP, Schmitt L. ITF Coaching & Sport Science Review (2016);
(70):26-9
116
Cyril Brechbuhl (FRA), Olivier Girard (FRA), Grégoire Millet(FRA)
and Laurent Schmitt (FRA)
ITF Coaching and Sport Science Review 2016; 70 (24): 26 - 29
ABSTRACT
Although assessment of the technical, physical and physiological qualities required for performance optimisation is complex in tennis,
it is nonetheless essential to training planning. While physical goals are often dissociated from technical ones, we argue that a recently
validated stress test specific to tennis, known as “TEST” (Brechbuhl, Girard, Millet, & Schmitt, 2016), allows to combine both
effectively. Differences in forehand and backhand efficiency may occur as a result of fatigue under standardized conditions, thus
minimising emotional and tactical effects. The aim of the present case study is to offer a practical reading of TEST in an elite player.
Key words: Incremental test, ball hitting, ball speed, training
Corresponding author: [email protected]
Article received: 30 September 2016
Article accepted: 10 October 2016
Test Protocol
TEST procedure consists of hitting balls thrown at a mean
velocity of 86 km.h-1 by a Hightof’ ball machine,
alternating crosscourt forehand and backhand strokes
(Brechbuhl, Millet, & Schmitt, 2016) (Figure 1). After a 2-
minute “habituation” phase (ball frequency of 16 shots.min-
1), the first stage consists of a ball frequency of 10
shots.min-1, which is then increased by 2 shots.min-1 every
minute until the stage corresponding to 22 shots.min-1 is
reached. From there, increment in ball frequency is set at
+1 shot.min-1 until exhaustion. Between each stage, a 30-
second (passive) recovery break is implemented. TEST
allows a simultaneous evaluation of physiological and
technical variables. Ball velocity (using a radar) and accuracy
values are recorded for each stage completed. Player is
encouraged to find the right balance between ball speed
and accuracy. Combined, velocity and accuracy parameters
give an insight on technical performance (PerfTennis) (Figure
3B).
INTRODUCTION
Technological and scientific advances have made it possible to
gradually progress towards field testing that is more specific and
closer to performance specificities. Two aspects seem to favour
specific tests (on the court, using real or simulated ball-hitting
action) over semi-specific tests (close to the activity pattern in terms
of work and recovery times) (“Yo-Yo IR2” [Bangsbo, Iaia, & Krustrup,
2008]; “30-15 Intermittent Fitness Test” [Buchheit, 2008]; “Shuttle
Run Test” [Leger & Lambert, 1982]): (1) the use of the tennis court
dimensions, and (2) the combination of specific footwork and upper
body movements (i.e. simulating or executing strokes).
In regards to specific tests, some authors have used tennis-specific
movements, but with no actual hitting of the ball (Ferrauti, Kinner,
& Fernandez-Fernandez, 2011; Girard, Chevalier, Leveque, Micallef,
& Millet, 2006), while others have integrated real ball-hitting action
with assessment of hitting accuracy (Baiget, Fernandez-Fernandez,
Iglesias, Vallejo, & Rodriguez, 2014; Davey, Thorpe, & Williams,
2002; Smekal et al., 2000) or without any technical assessment
(Fargeas-Gluck & Leger, 2012). There is a growing desire to relate
parameters of technical performance (stroke accuracy and/or
velocity) to physiological changes (blood lactate concentration [la],
heart rate (HR), oxygen uptake (VO2)) under standardised conditions
(Davey et al., 2002; Smekal et al., 2000; Vergauwen, Spaepen,
Lefevre, & Hespel, 1998).
By comparing physiological responses between a field-based
procedure and a discontinuous treadmill test, Girard et al. (2006)
highlighted that laboratory tests underestimate maximal oxygen
uptake (VO2max) values, while the main cardiorespiratory variables
(HR, VO2) measured at submaximal intensities did not differ (Girard
et al., 2006). We prefer tests that integrate real ball-hitting action
because upper body contribution, which has a significant influence
on energy expenditure as reported in the literature (Fernandez-
Fernandez, Kinner, & Ferrauti, 2010), must be taken into account. To
date, no comparison of physiological influences between simulated
and actual strokes (without distinguishing forehand and backhand
strokes) has been published in the literature.
From a study case, we will see how TEST (Brechbuhl, Girard, Millet,
& Schmitt, 2016) allows to have a physiological approach while
ensuring that technical execution meets the requirements of high
performance. Figure 1 – TEST design (A) and schematic setting (B)
(Brechbuhl, Girard, et al., 2016). GAS ANALYSIS SYSTEM EQUIPMENT AND METHOD
Player
The subject is an elite male player, aged 19 at the time of the test. After
having been one of the most promising junior players, he continued
to perform well on the tour, reaching second weeks of Grand Slams and
winning ATP titles. 26 24th Year, Issue 70, December 2016
Stress test specific to tennis (Test):
Case study of an elite player
Level
26 24th Year, Issue 70, December 2016
117
We chose the Cortex MetaMax 3B® analyser because of its
ease of use, light weight and compact size. It weighs 570
grams and allows to measure HR, VO2, carbon dioxide
production (VCO2) and ventilation (VE). Ventilatory threshold
(VT1 and VT2) detection was done by analysing the points of
change in slope (breaks in linearity) of ventilatory parameters
(Wasserman, 2005).
Furthermore, for the player’s optimal comfort, we used a
neoprene mask which does not obstruct vision. In order to hold
the MetaMax 3B® system in place during the player’s
movements, we used a breathable, comfortable Surgifix elastic
net bandage (Picture 1).
Zone 1: Pure aerobic zone, below LT1 (first lactate threshold) and
VT1 (first ventilatory threshold).
Aerobic endurance training: increased vascularisation of
muscles, increase in the number and size of mitochondria,
increase in the amount of aerobic enzymes (Krebs cycle)
and beta-oxidation enzymes.
Zone 2: Zone between the first and second lactate thresholds
(or below VT2); zone of aerobic development through
increased use of shuttle systems of transport of hydrogen ions
(NADH2); mixed zone of lipid and carbohydrate use.
Zone 3: Above the second lactate threshold and VT2;
zone of elevated blood lactate levels; decrease in tennis
performance level as a result of muscle acidosis and
hyperventilation. Maximal aerobic power training. Increased
cardiopulmonary capacity, increased transport of oxygen,
increased glycolytic enzymes (PFK and LDH during
conversion of lactate into pyruvate), improved muscle
buffering capacity, increased muscle glycogen stores.
Table 2 – Parameters of technical performance as measured
during TEST in an elite player.
Picture 1 – Player’s equipment (gas analysis system) during TEST.
LACTATE CONCENTRATION MEASUREMENT
Capillary blood samples were taken from fingertip and analysed
for lactate concentrations as per current guidelines
(Dassonville et al., 1998). Samples were taken on the non-
dominant hand to preserve the quality of the player’s racket
grip. Accordingly, during TEST, measurement was done every
two stages using the Lactate Pro II analyser by Arkray®.
BALL VELOCITY AND ACCURACY MEASUREMENT
Groundstroke efficiency was determined from ball velocity
(km.h-1) measured using the Solstice 2 radar (Hightof’®,
France), and accuracy measured by a coach who recorded data
on a touch screen. Groundstroke accuracy value was derived
from the percentage (%) of balls landing in the target zone
defined in Figure 1.
Level
RESULTS
Data on physiology and technical performance relative to
increasing effort are shown in tables and figures below.
Level
Figures 1A and 1B – Changes in heart rate (HR) in relation to lactate
concentration (A) and oxygen uptake (VO2) and carbon dioxide
production (VCO2) (B) during completion of TEST. Vertical arrows
indicate VT1 and VT2. Table 1 – Physiological responses during the completion of TEST in
an elite player. HR: heart rate; VO2: oxygen uptake; VCO2: carbon
dioxide production; VE: ventilation. Height: 185 cm; Weight: 82 kg.
27 24th Year, Issue 70, December 2016
118
Baiget et al. (2015) found that players spend 77% (± 25%) of
playing time in the low intensity zone (Zone 1), 20% (± 21%) in
the moderate intensity zone (Zone 2), and 3% (±5%) in Zone 3.
TEST data allow for this organisation of the workload.
Training effects on general physiological state must contribute to
balancing the influences on athletes’ neurovegetative activity
(Schmitt et al., 2015). It has become evident that most training
situations that incorporate repetitions of ball-hitting drills with a
high level of commitment bring players close to VT2 (Reid, Duffield,
Dawson, Baker, & Crespo, 2008). Therefore, we encourage coaches
to reconsider predominantly technical training sessions with a focus
on a limited number of strokes that does not exceed 7 s, and 20-
s recovery periods between repetitions. This way, glycogen stores
– particularly used at such intensity levels – would be preserved
and it would allow for repetitions of ball-hitting drills at VT1 (i.e.
Stage 6 in the studied case, which corresponds to an intensity
level of 20 shots.min-1). Similarly, analysis of activity under
competitive conditions (Baiget et al., 2015) supports the
assumption that forms of points played with serve should aim to
maintain players close to Zone 1 with less deleterious effects on
fatigue.
From TEST, goals focused primarily on technique (Zones 1 and 2) or
energy (Zone 3) can be pursued, with a focus on quality of stroke
production and feedback on velocity and accuracy (Table 2). For Zone
1, for example, the goal would be to keep the session going as long
as possible at Stage 6, which corresponds to VT1 (i.e. 81% VO2max
or 89% HRmax for the player in our study), with 2 or 3 series of 5
to 10 minutes of continuous activity and 3-minute passive recovery
periods between series. Alternatively, if the goal is Zone 3, shorter
hitting intervals (15 s to 1 min), interspersed with passive recovery
periods (15-30 s), should be preferred. In all cases, it is advisable to
avoid falling below a 50% rate of balls in the defined target zone for
expert players; and a 40% rate for less experienced players (Lyons,
Al-Nakeeb, Hankey, & Nevill, 2013) during TEST. In the present
study case, we observed a somewhat stable ball velocity during the
test. In contrast, changes in accuracy were quite significant for
forehand strokes: first between Stages 4 and 5 (-12%), and then more
noticeably between Stages 7 and 8 (-20 %). In both cases, the player
had not yet reached VT2. Therefore, it is important to put the
emphasis on forehand accuracy when working at Zones 1-2. It
should also be noted that values attained by our player compare
favourably with those published elsewhere. Indeed, at the lowest
point of the start of the decline, we still observed a 65% accuracy
rate in forehand (Stage 8), still 15% above the average values found
by Lyons (Lyons et al., 2013) for expert players, even though our
target zones were smaller. Nevertheless, in the interest of progress,
a work plan can clearly be identified.
Forehand
Backhand
Level
Figure 2 – Forehand and backhand ball velocity during completion
of TEST. Vertical arrows indicate VT1 and VT2.
Forehand
Backhand
Level
Forehand
Backhand
Level
CONCLUSION
Considering the complexity of performance and trainable
performance factors, training themes in tennis appear to
be too frequently treated analytically. Through TEST and its
applications, our aim is to suggest a global approach
designed to avoid redundant physiological demands.
Without underestimating the diversity of practices, this
approach may contribute to a more efficient planning of
training contents and a better management of fatigue.
Figure 3A and 3B – Accuracy levels and technical
performance (PerfTennis) during TEST.
DISCUSSION
The growth of training methodologies in tennis forces us to
think about ways to optimise time and resources used. How can
we make strength training techniques coexist with those
designed for the development of speed, endurance and
technical skills? Our aim is to suggest an approach which
combines physiological capacity development and technical
skill training based on data provided by TEST.
A “polarised” approach to training, whereby approximately 75%
of total training volume is performed at low aerobic intensities
(Zone 1), and 10-15% is performed at high or very high
intensities (Zone 3), has been suggested as an optimal training
intensity distribution for elite athletes who perform intense
exercise events (Laursen, 2010). Clearly, such a distribution
can hardly be applied to tennis considering the routines and
exercises that we typically find in our sport, but this proposal
serves as a basis for our discussion. In a recent study on tennis
players’ energy responses during competition (Baiget,
Fernandez-Fernandez, Iglesias, & Rodriguez, 2015),
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Philadelphia, PA.
RECOMMENDED ITF TENNIS ICOACH CONTENT (CLICK BELOW)
24th Year, Issue 70, December 2016
29
120
Chapitre 9
Chapitre de livre (Ed ; Deboeck Université, in press) –
Evaluation et développement des ressources
physiologiques du joueur de tennis
121
Article 4- Evaluation et développement des ressources physiologiques du
joueur de tennis (Chapitre).
Olivier GIRARD, Cyril BRECHBUHL, Laurent SCHMITT, Grégoire P MILLET. Ed. De
Boeck. (in press)
122
EVALUATION ET DEVELOPPEMENT DES RESSOURCES PHYSIOLOGIQUES
DU JOUEUR DE TENNIS
-----------------------------------
Olivier GIRARD, Cyril BRECHBUHL, Laurent SCHMITT, Grégoire P MILLET
123
SOMMAIRE
Introduction
1. Evaluation de l’aptitude aérobie
1.1. Tests en laboratoire
1.2. Tests de terrain
1.2.1. Tests semi-spécifiques
1.2.2. Tests spécifiques
2. Évaluation de l’aptitude anaérobie
2.1. Tests en laboratoire
2.2. Tests de terrain
3. Méthodes de développement des qualités aérobie et anaérobie
3.1. Généralités
3.2. Exercices intermittents à haute intensité
3.3. Sprints répétés
3.4. L’entrainement en altitude comme approche innovante
4. Recommandations pratiques
Conclusion
124
LISTE DES ABBREVIATIONS
Capacité à répéter des sprints (CRS)
Concentration sanguine en lactate (La)
Consommation maximale d’oxygène (VO2max)
Fédération Française de Tennis (FFT)
Fréquence cardiaque (FC)
High-intensity interval training (HIIT) ou Exercice intermittent à haute intensité
Répétition de sprints en hypoxie (RSH)
Seuils ventilatoires 1 et 2 (SV1 et SV2, respectivement)
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST) ou Test maximal spécifique au tennis
125
Introduction
Le succès au tennis dépend largement des qualités technico-tactiques du joueur mais requiert également
une interaction complexe entre les qualités physiques (c-à-d. force, vitesse, coordination, souplesse,
endurance, agilité) et les systèmes de fourniture d’énergie (aérobie et anaérobie) (Fernandez Fernandez
et al. 2006). Afin de maximiser l’efficacité de l’entrainement physique du joueur de tennis, ses objectifs
et contenus doivent être définis objectivement au regard de la charge de travail soutenue en match.
L’analyse de la structure du jeu (c-à-d. durée des échanges, des matchs; ratio exercice : récupération),
des réponses physiologiques (p. ex. fréquence cardiaque (FC) et concentration sanguine en lactate (La)
et des principaux déterminants de la performance (cf. Chapitre 1) sont des éléments à considérer pour
définir le programme d’entrainement et obtenir des adaptations spécifiques. Cette approche doit être
individualisée, prenant en compte les caractéristiques propres de chaque joueur; une approche dont l’un
des précurseurs en France est le Dr. Talbot (Talbot, 1990). Il est courant d’avoir recours à différents
tests afin d’évaluer les qualités physiques d’un joueur. Cette objectivation du potentiel physique du
joueur doit permettre, à partir de feedbacks objectifs, des ajustements du contenu (c-à-d. volume,
intensité) de l’entrainement à plus ou moins long terme et un maintien de sa motivation en fixant des
objectifs réalistes au regard de son état de forme.
Tout projet de développement du joueur à long terme implique une évaluation régulière (c.-à-d. au
minimum 2 fois par an) de son niveau de condition physique, ce qui représente un aspect important de
l’apport des sciences du sport dans la rationalisation de l’entrainement. La mise en place d’une batterie
de tests doit inclure des tests qui répondent aux principes de validité, reproductibilité et objectivité.
Celle-ci inclut à la fois des tests en laboratoire (niveau de standardisation élevé) et de terrain (conditions
plus proches du jeu) utilisés de manière complémentaire pour détecter des talents, juger ponctuellement
de l’efficacité d’une intervention ou de l’évolution des qualités du joueur sur plusieurs mois/années. De
plus, le retour d’informations vers les entraineurs et joueurs doit être rapide pour garder sa pertinence
(Coutts, 2016). Si les tests en laboratoire (excellente reproductibilité) sont utilisés notamment dans les
sports individuels pour évaluer les aptitudes physiques de base (c-à-d. seuils ventilatoires,
consommation maximale d’oxygène (VO2max), économie de déplacement), les tests de terrain répondent
mieux aux sollicitations des activités intermittentes comme le tennis. En effet, les systèmes de fourniture
d’énergie, les groupes musculaires et les déplacements doivent être sollicités dans un contexte approprié
au jeu, proche de celui de la compétition. Dans ce cadre, les données collectées pendant la compétition
représentent des critères externes solides pour valider la pertinence de tests de terrain spécifique au
tennis. Par ailleurs, les tests de terrain permettent souvent de tester plusieurs joueurs simultanément et
présentent une validité écologique, une facilité de mise en œuvre plus importante et une reproductibilité
acceptable.
126
Lorsqu’un test est standardisé avec des données représentatives correspondant à différents niveaux de
pratique et différentes catégories d’âge aussi bien chez des joueuses que des joueurs, une approche
statistique (régression multiple) prenant en considération le classement des joueurs testés comme critère
externe peut être appliquée afin d’identifier le(les) indice(s) de l’aptitude physique le(les) plus
sensible(s). A ce jour, des joueurs avec des profils très variés ont été évalués à partir de protocoles de
tests très différents afin d’essayer d’identifier les principaux déterminants de la performance tennistique
(classement) (Banzer et al. 2008; Brechbuhl et al. 2016; Girard et Millet, 2009). Au tennis, la complexité
de la demande physique et énergétique implique qu’aucun consensus n’existe concernant le meilleur
test à utiliser (c-à-d. le plus sensible aux variations attendues de potentiel athlétique) pour évaluer une
qualité physique particulière. L’objectif de ce chapitre n’est pas de passer en revue toutes les procédures
d’évaluation et de développement des qualités aérobie et anaérobie du joueur de tennis. L’objectif est
plutôt, dans un premier temps, de présenter de manière critique les principaux tests physiques
d’évaluation des qualités aérobies et anaérobies du joueur de tennis. Ensuite, plusieurs méthodes plus
ou moins traditionnelles ou innovantes de développement des qualités énergétiques seront abordées.
1. Evaluation de l’aptitude aérobie
La VO2max est définie comme « la quantité d’O2 la plus élevée mesurée au niveau de la mer pouvant être
consommée par un sujet par unité de temps au cours d’un effort musculaire ».
La consommation d’O2 est décrite par l’équation de Fick:
VO2 = Qc × [CaO2 – CvO2), autrement écrit VO2 = [FC × VES] × [βb .(Pa – Pv)]
où Qc représente le débit cardiaque, CaO2 et CvO2 les contenus artériels et veineux en O2, FC la
fréquence cardiaque, VES le volume d’éjection systolique, βb la pente de la courbe de dissociation de
l’O2 et Pa, Pv les pressions partielles en O2 dans le sang artériel et veineux.
Dans l’ensemble, les joueurs de tennis possèdent une VO2 considérée comme modérée (tennis: ~55-60
ml.kg-1.min-1; Kovacs, 2007), similaire à celle des joueurs des sports collectifs (football) mais inférieure
à celle des sportifs d’endurance. Au tennis, l’atteinte d’un niveau élevé de VO2max ne constitue pas un
critère discriminant de la performance contrairement à des activités continues de type cyclisme.
Cependant, le joueur de tennis doté d’un niveau de VO2max élevé supportera mieux la charge
cardiovasculaire imposée lors des échanges (maintien des habiletés techniques) et améliorera sa
récupération entre les points (recul de l’apparition de la fatigue). Cependant une amélioration de la VO2
trop marquée (> à 55 et 65 ml.min-1.kg-1, respectivement chez les joueuses et les joueurs de tennis, Konig
et al. 2001), accompagnée d’une modification des fibres rapides en fibres lentes, ne semble pas
souhaitable afin de ne pas nuire aux qualités de puissance et d’explosivité.
VO2max est calculée lors d’un test à charge croissante, en général sur un ergomètre le plus proche possible
de l’activité sportive de l’athlète (c-à-d. ergocycle, tapis roulant, rameur) à partir des variables mesurées
127
suivantes (corrigées en fonction de la pression barométrique et de l’hygrométrie): ventilation et fractions
inspirées et expirées en VO2 et VCO2. La durée du test doit se situer entre 8 min (afin de respecter
l’inertie du système aérobie) et 20 min (au-delà, risque de valeurs non maximales). La durée des paliers
dépend du type d’analyse des seuils (c-à-d. 1 min pour les seuils ventilatoires; ≥ 3 min pour les seuils
lactiques). Généralement, les protocoles avec des paliers plus courts induisent une puissance maximale
aérobie plus élevée. Un test continu est recommandé dans les disciplines d’endurance. La situation est
différente lorsqu’il s’agit d’évaluer des sujets de sports intermittents (sports collectifs, sports de
raquette). Depuis une vingtaine d’années, l’apparition d’analyseurs portables des échanges gazeux (p.
ex. Oxycon Mobile, Vmax, K4b2) permet la mesure de VO2max et de la vitesse associée (vVO2max) lors
de tests de terrain tels que le VAM-EVAL. La pertinence des mesures est fortement améliorée sans que
leur validité ou reproductibilité soient trop altérées. Le critère principal d’atteinte de VO2max n’a pas été
modifié depuis 80 ans lorsque A. V. Hill a décrit un plateau de VO2 alors que l’intensité de l’exercice
augmentait avant d’atteindre l’épuisement. Ce critère est maintenant extrêmement débattu et il a été
montré que de nombreux athlètes ne présentent pas de plateau. D’autres critères sont utilisés en
complément: La > 8 mmol.l-1 durant les premières minutes de récupération; Quotient respiratoire >
1,10; Atteinte de la FCmax théorique.
Figure 1 – Détermination des seuils ventilatoires 1 et 2 lors du « Girard test » (Girard et al. 2006)
Les tests ont aussi pour objectif la détermination de seuils sous-maximaux qui permettront de définir
des zones d’intensités distinctes (Figure 1):
- Le premier seuil ventilatoire (à l’origine, seuil anaérobie ou lactique) correspond à la première cassure
du débit ventilatoire lors d’un test à charge croissante. Il se situe à 40-60% de VO2max. Cette intensité
est considérée comme la limite inférieure pour des adaptations notables de l’appareil cardio-respiratoire
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
I socapnic buf f ering phase Hypocapnic hypervent ilat ion phase
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Time (s)
VE/ VO2
VE/ VCO2
VE/V
O2 e
t V
E/V
CO
2
.
. .
. .
.
.
. Seuil vent ilatoire 1
Seuil vent ilatoire 2
Max
Phase d’hyperventilation
hypocapnique
Temps (s)
Phase
isocapnique
128
chez le sportif entraîné. Ce seuil est considéré comme essentiel pour cibler les intensités strictement
‘aérobie’ chez les sportifs d’endurance (c-à-d. entrainement « polarisé »; Seiler, 2010)
- Le deuxième seuil ventilatoire (aussi appelé seuil de décompensation de l’acidose métabolique ou RCP
en anglais) correspond à la deuxième cassure de ventilation accompagnée de la rupture de pente de
l’équivalent respiratoire en CO2, expliqué principalement par l’augmentation des ions H+. Il se situe
entre 60% (sédentaire) et 90% (sportif d’endurance entraîné) de VO2max. Ce seuil représente une
deuxième intensité-clé pour l’entraînement des athlètes d’endurance.
Chez le joueur de tennis, on distingue les tests selon qu’ils sont effectués en laboratoire ou sur le court,
selon qu’ils permettent de déterminer VO2max ou des seuils sous-maximaux; enfin selon qu’ils
s’accompagnent d’une analyse technique/mécanique.
1.1. Tests en laboratoire
Les tests incrémentaux en laboratoire sont classiquement utilisés pour évaluer l’aptitude aérobie d’un
joueur à partir notamment de la mesure directe de la VO2max. La mesure des échanges gazeux en cycle-
à-cycle est également utilisée pour identifier deux points de rupture caractéristiques correspondant au
seuil ventilatoire et au point de compensation de l’acidose métabolique (Santos et Giannella-Neto,
2004). Ces points particuliers sont aussi considérés comme des marqueurs caractérisant les effets d’un
programme d’entraînement donné afin de rendre compte du niveau de condition physique d’un joueur
et d’identifier des plages d’intensité d’entraînement (Foster et Cotter, 2006). Si des protocoles de tests
très variés (c-à-d. durée et intensité des paliers d’incrément) ont été proposés, l’objectif de ce chapitre
n’est pas de tous les présenter (pour une revue, voir Bentley et al. 2007). Soulignons toutefois que si
plusieurs ergomètres peuvent être utilisés, les joueurs de tennis devraient préférentiellement être testés
sur tapis roulant en utilisant le même protocole de test afin d’offrir des comparaisons longitudinales
objectives. Au tennis, l’activité ne persiste que lorsque la balle est en jeu. Le mode d’exercice pendant
les tests de laboratoire (c-à-d. continu, course unidirectionnelle) ne reflète donc pas fidèlement la nature
intermittente de l’activité au tennis. Outre la demande énergétique imposée aux joueurs pendant la
compétition, la sollicitation des membres inférieurs lors des mouvements sur le court (p. ex. freinages,
changements de direction et accélérations) et des membres supérieurs lors des frappes de balle ne peut
pas être simulée lors d’un test classique en laboratoire. Elle doit donc être déterminée en temps réel sur
le terrain.
1.2. Tests de terrain
1.2.1. Tests semi-spécifiques
Plusieurs tests généraux progressifs de terrain ont été proposés au début des années 1980 (Brue, 1985;
Léger-Boucher, 1980). Il s’agit d’épreuves collectives qui cherchent à déterminer la vitesse maximale
aérobie, définie comme la vitesse théoriquement minimale sollicitant la VO2max (estimée indirectement
selon des équations prenant en compte l’âge et le sexe des joueurs). Durant ces épreuves, qui utilisent
129
en fait le même type de protocole que certaines épreuves progressives d’évaluation directe de VO2max en
laboratoire, les joueurs courent à allure progressivement accélérée (émission de bips sonores), autour
d’une piste de 200 ou 400 m le plus souvent. Cependant, il semblerait que le « test navette » d’évaluation
de la vitesse maximale aérobie développé par Léger et Lambert (1982) soit celui qui est le plus utilisé
aujourd’hui dans la majorité des structures de tennis (p. ex. écoles de tennis, ligues régionales, pôles
France, centres nationaux d’entraînement et académies privées). Il s’agit pour les joueurs d’effectuer
des courses navette entre deux plots espacés de 20 m, sous la forme d’allers - retours, et de suivre la
vitesse indiquée par un coup de sifflet, une balise temporelle ou une bande sonore préenregistrée. A
chaque signal sonore, le joueur doit se trouver au niveau de l’un des plots. La vitesse de course initiale
est de 8,5 km.h-1 puis est progressivement incrémentée de 0,5 km.h-1 toutes les minutes. Chaque
accélération correspond à une augmentation du coût énergétique de 3,5 ml.min-1.kg-1. De ce fait, chaque
palier coïncide théoriquement à un coût énergétique donné. L’épreuve prend fin avec l’épuisement du
joueur. La facilité de la mise en place du « test navette » (c-à-d. matériel restreint) et la possibilité de
faire passer de nombreux individus lors d’une même session de test expliquent vraisemblablement sa
popularité.
Cependant, en considérant le pattern d’activité intermittent au tennis, la pertinence de ces tests continus
a été questionnée, conduisant au développement de procédures de tests comme les procédures « Yo-Yo
Intermittent Recovery » (Bangsbo et al. 2008) et « 30-15 Intermittent Fitness Test » (Buchheit, 2008)
présentant un haut degré de validité et une excellente reproductibilité. Brièvement, les tests Yo-Yo
consistent à répéter des courses navettes (2 20 m) à une vitesse progressivement accélérée, alternés
avec des périodes de récupération active (2 5 m jogging) de 10 s. Le niveau 1 démarre à une vitesse
plus lente que le niveau 2 (vitesse initiale de 10 et 13 km.h-1, respectivement) et l’incrément de charge
est aussi plus modéré. Le test « Yo-Yo-IR1 » évalue l’habilité à réitérer des efforts de façon intermittente
avec une contribution aérobie plus marquée que le test « Yo-Yo-IR2 » qui sollicite fortement aussi bien
les systèmes aérobies et anaérobies de production d’énergie. Le « 30-15 Intermittent Fitness Test » est
constitué de périodes de course de 30 s, entrecoupées de périodes de récupération marchées de 15 s.
Durant les périodes d’effort, il s’agit de courir en allers-retours, sur une distance de 40 m, à une vitesse
progressivement incrémentée (0,5 km.h-1) à chaque course par une bande sonore. Ces deux tests sont
largement utilisés dans les activités intermittentes comme le tennis lorsqu’il s’agit de déterminer une
vitesse de référence pour l’entrainement sur piste rendant compte des facteurs physiologiques mis en
jeu; c-à-d. les capacités cardiorespiratoires, les qualités de récupération inter-efforts, les qualités
neuromusculaires impliquées dans les changements de direction, (vitesse, force de freinage et
explosivité) et la capacité anaérobie lactique. En revanche, ceux-ci demeurent trop peu spécifiques et ne
respectent pas précisément les caractéristiques du jeu (c-à-d. distances de courses trop importantes, pas
de prise d’information visuelle, changements de direction de type ’volte-face’, course sans raquette).
Aussi, des procédures de tests spécifiques au tennis ont été développées pour répondre à ces exigences.
130
1.2.2. Tests spécifiques
Évaluer les joueurs directement sur le terrain de tennis à partir de tests spécifiques répondant aux
éventualités du jeu est pertinent. Depuis les travaux de Weber et Hollmann (1984), le développement de
tests de terrain visant à déterminer le profil métabolique d’un joueur donné et/ou sa performance
technique (c-à-d. précision/qualité de frappe) en situation de fatigue s’effectue dans des conditions
standardisées (Davey et al. 2002; Smekal et al. 2000; Vergauwen et al. 1998). Deux aspects semblent
donner plus de crédit aux tests spécifiques comparativement aux tests semi-spécifiques: (1) l’utilisation
des dimensions du court de tennis et (2) la combinaison d’un jeu de jambes et de mouvements du haut
du corps (c-à-d. mimer ou effectuer une frappe de balle) spécifiques. Alors que l’objectif poursuivi ici
n’est pas de décrire l’ensemble des tests ‘techniques’ spécifiques au tennis, nous décrirons les principaux
tests incrémentaux d’évaluation de l’aptitude aérobie dans des conditions proches du jeu (Baiget et al.
2014; Brechbuhl et al. 2016; Ferrauti et al. 2011; Girard et al. 2006; Smekal et al. 2000).
Le « Field test » (Smekal et al. 2000) est basé sur un test proposé initialement par Weber et Hollmann
(1984) qui consistait en la réalisation de 12 frappes de balle de fond de court par minute, projetées par
une machine lance-balle (standardisation de l’envoi des balles en terme de vitesse, effet, hauteur).
L’incrémentation était de + 2 balles.min-1. Des enregistrements de VO2 obtenus lors d’un test en
laboratoire étaient utilisés afin d’établir la charge initiale et l’incrémentation (+ 2 balles.min-1) lors de
ce test de terrain. Les principaux résultats de cette étude montrent des différences concernant les valeurs
maximales des variables cardiorespiratoires (VO2, débit ventilatoire et [La] étaient inférieurs lors du test
spécifique) suggérant une complémentarité des deux types de test. De plus, l’intensité du test de terrain
(évaluée par le nombre de coups frappés par minute) était fortement corrélée (r = 0.94) à l’ordre de
classement des joueurs, suggérant que ce test est valide pour évaluer le niveau de performance.
Toutefois, les principales limites de cette procédure sont (1) l’adoption d’un mode d’exercice continu;
(2) l’alternance de coup droit et de revers uniquement (absence d’incertitude quant au coup à jouer), ce
qui sollicite uniquement le style de jeu du défenseur de fond de court; (3) les obstacles liés à l’utilisation
d’une machine lance balle (c-à-d. coût relativement élevé et la difficulté de transport) qui par ailleurs ne
simule pas précisément la réalité du jeu. Ces inconvénients limitent l’usage de ce test par le plus grand
nombre de joueurs.
Deux procédures de tests incrémentaux spécifiques (c-à-d. pattern d’activité discontinue et incluant des
éléments du jeu), reproductibles et faciles d’utilisation ont été proposées par la suite; le « Girard test »
(Girard et al. 2006) et le « Hit & Turn tennis test » (Ferrauti et al. 2011). Chacun de ces tests consiste
à réaliser des déplacements types répétés reproduisant ceux observés au tennis, à vitesse croissante sur
le court. Des frappes de balle sont simulées. La vitesse et la direction des mouvements sont dictées par
des feedbacks visuels et auditifs. Globalement, la durée des paliers est de 20-45 s, entrecoupés de
récupérations plus courtes (10-20 s) avec toutefois des différences entre ces deux protocoles de test.
131
Dans le « Girard test », chaque phase comprend sept courses allers-retours effectuées à partir d'une
position centrale en direction d'une des six cibles situées sur le court, suivies d'une période de
récupération active de 15 s (Figure 2). La durée du premier palier est fixée à 40,5 s puis le joueur dispose
de 0,8 s de moins pour réaliser chaque nouveau palier. La mesure des gaz expirés chez des joueurs
juniors montre que si l’apparition des seuils ventilatoires ne diffère pas entre ce test et un autre sur tapis
roulant, en revanche, la VO2max est plus élevée sur le test de terrain (63.8 vs. 58.9 ml.min-1.kg-1) (Girard
et al. 2006). La sous-estimation de la VO2max indique que l’utilisation combinée de tests de laboratoire
et de terrain serait une approche plus judicieuse pour évaluer le potentiel aérobie du joueur de tennis et
fixer les intensités d’entrainement. Le « Girard test » présente l’avantage de pouvoir être associé au
travail d’éléments techniques spécifiques au tennis (motivation accrue) et être facilement mis en place
avec des joueurs de niveaux divers, puisqu’il est peu onéreux et ne nécessite que peu de matériel (c-à-
d. 6 cônes, un mètre ruban et un ordinateur portable sur lequel est installé le logiciel conçu pour le test).
Figure 2 - Configuration du court pour le « Girard test » (Girard et al. 2006). Indication de
l’emplacement des cibles pour les déplacements vers l’avant (cônes noirs), les déplacements latéraux
(cônes gris) et les déplacements vers l’arrière (cônes blancs).
Chaque série de sept courses incluait deux courses vers l'avant (offensives), trois courses latérales
(neutres) et deux courses vers l'arrière (défensives) réalisées de manière aléatoire. Une fois arrivé à
l'endroit de la cible, le sujet devait mimer une frappe puissante comme s'il était en match, puis reculer
vers la ligne de fond après chaque coup. Les vitesses et directions des déplacements étaient contrôlées
par des retours visuels et sonores à partir d'un ordinateur. Brièvement, un logiciel spécifique était utilisé
afin d'émettre un son (bip) et de projeter simultanément une image d'un joueur se déplaçant autour de
la cible à atteindre.
132
Le « Hit & Turn tennis test » propose de réaliser des paliers incluant 12 à 16 coups droits et revers
alternativement (déplacement parallèle à la ligne de fond de court) (Ferrauti et al. 2011) (Figure 3). Il
est constitué de 20 niveaux avec une diminution du temps (0,1 s) lors de chaque nouveau palier de sorte
que la durée du palier 1 et 20 sont respectivement de 4,9 et 3,0 s. La durée de récupération est de 10 s
sauf entre les paliers 4, 8, 12 et 16 où la durée de 20 s permet éventuellement d’évaluer la La. Un
avantage du « Hit & Turn tennis test » est qu’il permet d’estimer la VO2max [catégorie moins de 14 and
garçons : f(x) = 1.68x + 31.0 ; avec x le nombre de paliers atteints]. Par ailleurs, des tableaux normatifs
du nombre de paliers à atteindre en fonction du genre et de l’âge des joueurs testés ont été produits
(Ulbricht et al. 2015). Alors que ces deux tests incluent des frappes de balle simulées, soulignons que
cela ne reflète pas fidèlement la réalité d’une frappe de balle car il a notamment été montré que le travail
des membres supérieurs contribue considérablement à la dépense énergétique globale (c-à-d.
augmentation de la VO2 avec la vitesse des frappes de balle; Fernandez Fernandez et al. 2010).
Figure 3 - Protocol du « Hit & Turn tennis test » avec paliers d’incrément (Ferrauti et al. 2011).
Plus récemment, le « Baiget test » (Baiget et al. 2014) a été proposé sur la base du « Field test » (Smekal
et al. 2000) mais avec des paliers plus courts (2 vs. 3 min) et une fréquence de frappe de balle lors du
palier initial plus faible (9 vs. 12 balles.min-1). Chez 38 joueurs de bon niveau, l’efficacité technique (%
frappes réussies) moyenne était de 63% et conduisait à identifier des phases distinctes (adaptation,
efficacité technique maximale, diminution constante) lors de la réalisation du test. Ce test autorise
notamment de discriminer les joueurs de niveau international vs. national; en effet, avec une aptitude
aérobie davantage développée les joueurs internationaux maintiennent une meilleure efficacité
technique aux intensités élevées (Baiget et al. 2016). Un autre avantage du « Baiget test » est qu’il
permet, à partir de l’évaluation combinée du point de compensation métabolique et de l’indice
d’efficacité technique de prédire le niveau de performance en compétition (classement) des joueurs
testés (Baiget et al. 2014). Enfin, l’aptitude aérobie évaluée à partir de cette procédure est un bon
prédicteur de l’intensité cardio-métabolique soutenue lors d’un match; c-à-d. les joueurs avec une
133
aptitude aérobie plus développée sont aussi ceux qui jouent à des intensités relatives plus faibles en
match (Baiget et al. 2015).
En 2016, la procédure « TEST ou Test to Exhaustion Specific to Tennis » a été développée comme test
fédéral de référence pour évaluer l’aptitude aérobie auprès des meilleurs joueurs français appartenant
aux groupes d’entrainement élites de la Fédération Française de Tennis (Brechbuhl et al. 2016). La
procédure « TEST » consiste à frapper des balles alternativement en coup droit et revers croisés qui sont
lancées à une vitesse moyenne de 86 km.h-1 par une machine ‘Hightof’ (Figure 4). Après une phase
d’habituation de 2 min (16 frappes.min-1), le palier initial est de 10 frappes.min-1 et l’incrément est de
+2 frappes.min-1 chaque minute jusqu’à 22 frappes.min-1, puis de +1 frappe.min-1 jusqu’à l’épuisement.
Une récupération (passive) de 30 s est observée entre chaque palier. Ce test permet une évaluation
simultanée des composantes énergétiques et techniques. Comparativement au « test navette » de Léger
et Lambert (1982), au point de compensation de l’acidose métabolique, les valeurs de VO2 (mais pas
celles de FC) sont majorées alors qu’aucune différence physiologique n’est observée à la charge
maximale. Par ailleurs, la VO2 comme mesurée à intensité sous-maximale et maximale aussi bien lors
de « TEST » que du « test navette » est un prédicteur ‘modéré’ (-0.38 < coefficients de corrélations < -
0.55) du classement des joueurs.
Figure 4 - Protocol (A) et représentation schématique (B) de la procédure « TEST » (Brechbuhl et al.
2016)
134
2. Evaluation de l’aptitude anaérobie
L’évaluation directe de la production d’ATP par la voie anaérobie est délicate de sorte que des méthodes
d’évaluation indirecte ont été développées. Celles-ci incluent la mesure (1) des métabolites musculaires
à partir de biopsies, (2) la La lors d’exercices supra-maximaux, (3) le déficit maximal accumulé en O2,
(4) le travail fourni ou la puissance produite lors d’exercices maximaux de courte durée (sprint de type
Wingate, sauts). L’évaluation du métabolisme anaérobie s’effectue en déterminant la capacité anaérobie
et la puissance anaérobie. Les tests du métabolisme anaérobie explorent les efforts explosifs ou
alactiques (moins de 15 s) et les efforts dits de résistance ou lactiques (de 15 s à 2 min environ).
2.1. Tests en laboratoire
Du fait de son aspect pratique, dans la majorité des sports, l’évaluation du pic de puissance pouvant être
produite est souvent obtenue lors de la réalisation du test de Wingate de 30 s. Ceci malgré le fait que les
exercices de durée inférieure à 60 s ne permettent pas d’épuiser complètement les systèmes anaérobies
de production d’énergie. Plus spécifiquement, l’utilisation de ce test réalisé sur cyclo-ergomètre au
tennis pourrait être questionnée, notamment en considérant l’absence de corrélation significative entre
le classement de joueuses élites et la puissance maximale attente lors d’un test Wingate (Ziemann et al.
2011). L’appréciation de la puissance produite sur tapis roulant non-motorisé (en particulier la puissance
propulsive dans la direction horizontale) semble plus appropriée dans les activités intermittentes comme
le tennis (Figure 5). Jusqu’alors, l’exploration des productions de force, vitesse et puissance mécanique
n’était possible que sur des tapis roulant non-motorisés sur lesquels les individus accélèrent la bande du
tapis, tout en étant retenus par l’arrière via une longe incluant un capteur de force (Chelly et Denis 2001).
Une limitation avec ces systèmes est que la puissance de propulsion produite dans la direction
horizontale n’est pas précisément évaluée car la force de traction est mesurée entre le sujet et la structure
d’ancrage de la longe qui le retient. La validation récente d’un tapis roulant instrumenté permettant la
mesure des forces de réaction au sol (et donc la puissance propulsive dans la direction horizontale) lors
du sprint a permis de contourner ces limitations. Equipés de capteurs piézoélectriques l’avantage de
réaliser des sprints sur le tapis roulant ADAL (accélération/décélération de la bande du tapis par les
seules forces appliquées au sol par le coureur) est de pouvoir mesurer les forces de réactions au sol lors
de chaque pas et de dériver des informations sur la qualité de la foulée et la technique d’application de
la force produite comme facteur de la performance (Morin et al. 2010), même si seuls des déplacements
unidirectionnels (vers l’avant) sont possibles. Cet outil, en revanche, reste difficile d’accès car seulement
deux modèles existent dans le monde. Des procédures de terrain sont donc nécessaires pour une
utilisation par le plus grand nombre.
135
Figure 5 - Tapis roulant instrumenté de type ‘sprint’ avec mesure des gaz expirés (A) et mesures en
continu (pas à pas) des forces de réaction au sol (B) (Morin et al. 2010).
2.2. Tests de terrain
Des tests de terrain ‘anaérobies’ consistent notamment à mesurer La en réponse à des sprints
maximaux sur des distances de course données (c-à-d. 60 - 200 m). Toutefois, l’évaluation de la capacité
à répéter des sprints (CRS ou « Repeated-Sprint Ability » dans la littérature anglo-saxonne). est
certainement une approche plus spécifique. La CRS correspond à l’exécution répétée d’efforts (p. ex.
sprints, sauts, poussées) de courte durée (< 10 s) et d’intensité maximale ou presque, entrecoupés de
brèves (< 30 s) périodes de récupération souvent incomplètes (Girard et al. 2011). Sur le terrain la CRS
est généralement déterminée à partir de la réitérations de sprints de courte durée (4-10 s) ou sur des
distances entre 15 et 40 m avec des périodes de récupération incomplètes (10-30 s). Dans la mesure où
la CRS dépend à la fois de système de fourniture d’énergie aérobie et anaérobie dont la contribution
respective dépend par ailleurs du ratio exercice : récupération et le nombre de répétitions la CRS ne peut
pas être classifiée comme un test purement anaérobie.
L’évaluation de la CRS consiste à mesurer conjointement trois paramètres (a) le pic de vitesse ou le
temps pour couvrir une distance donnée sur un sprint isolé, (b) la vitesse moyenne ou le temps cumulé
sur l’ensemble des répétitions et (c) l’aptitude à maintenir une performance élevée au cours du test
(indice de fatigue) comme décrit par ailleurs (Figure 6) (Girard et al. 2011). Si la mesure de la
performance lors d’une série de sprints répétés (temps cumulés ou moyens) pourrait davantage refléter
la puissance anaérobie, la capacité à résister à la fatigue (indice de fatigue) serait davantage reliée à
l’aptitude aérobie (Dawson, 2012).
136
Figure 6 - Trois critères pour refléter la capacité à répéter des sprints en course à pied.
Ici un marathonien, un sprinteur et un joueur de sports collectifs ont réalisé 6 x 35 m avec 10 s de
récupération. Cet exemple illustre qu’un marathonien (faible indice de fatigue mais performance
médiocre sur sprint isolé et temps cumulés lents) n’a pas nécessairement une meilleure CRS qu’un
sprinter (large indice de fatigue mais bonne performance sur sprint isolé et temps cumulés moyens)
alors que la CRS du joueur de sports collectifs ou de raquette est bien meilleure (bonne performance
sur sprint isolé, excellent temps cumulés et indice de fatigue modéré).
L’évaluation de la CRS n’est pas encore systématique dans les batteries de tests de l’ensemble des
fédérations nationales et il n’existe pas de test de référence avec des données normatives. Par exemple,
la fédération Australienne de tennis recommande de réaliser 10 20 m avec 20 s de repos. Enfin, une
série de sprints répétés (3 15 m, 15 s de repos) réalisés avant, pendant et directement à l’issue de match
de tennis d’2h souligne une détérioration de la CRS à la moitié du match et peu de changements par la
suite (Girard et al. 2014). Une diminution du meilleur sprint (-12%), du temps total (-10%), et de l’indice
de fatigue (-14%) ont également été rapportés lors d’un test de sprints répétés (6 30 m, 30 s de
récupération active) avant vs. après un match en trois sets (Piovannini, 2015).
3. Méthodes de développement des qualités aérobie et anaérobie
3.1. Généralités
L’entraînement aérobie s’appuie sur une méthodologie scientifique. On distingue les formes ‘continues’
et les formes ‘intermittentes’ qui seront privilégiées chez le joueur de tennis. Les formes de travail
continu se font essentiellement aux intensités inférieures à SV1. Le contrôle des allures se fera
principalement par la FC. L’utilisation de la FC nécessite de connaître les facteurs d’influence (c-à-d.
hygrométrie, déplétion glycogénique, altitude, température, réduction du volume plasmatique) pour ne
pas induire des intensités erronées. L’entrainement sous la forme d’« exercices intermittents à haute
intensité » (high-intensity interval training ou HIIT) consiste en un type d’entraînement où sont alternées
137
pendant une ou plusieurs séries des fractions d’effort et des fractions de récupération. Pour apprécier la
charge de travail d’une séance HIIT et les adaptations physiologiques induites il faut définir précisément
les paramètres qui la composent: intensité et durée des fractions d’effort; intensité, type et durée de
fractions de récupération; ratio; amplitude; nombre total de répétitions et de séries (Buchheit et al.
2013a).
Parmi les formes spécifiques, le joueur de tennis utilisera des formes intermittentes plus intenses. Pour
ce type de séances intermittentes aux intensités légèrement supra-maximales, il semble que la plage des
intensités les plus « efficaces » pour ce type de travail se situe généralement entre 110 et 120% vVO2max.
Cependant, le pourcentage optimal de vVO2max dépend de la vitesse maximale absolue (vitesse de sprint)
de l’athlète et l’intensité peut aussi être exprimée en pourcentage de la « réserve de vitesse anaérobie »
(c-à-d. différence entre vitesse de sprint et vVO2max) (Blondel et al. 2001).
On sait également que l’efficacité des séances intermittentes est dépendante de la cinétique de VO2 d’un
joueur. Si la cinétique (vitesse du déplacement de l’O2 dans notre organisme) du joueur est lente, il tirera
un bénéfice à utiliser soit des fractions d’exercice plus longues, soit à augmenter légèrement l’intensité
(Millet et al. 2003a; Millet et al. 2003b). Comme l’intermittent supra-maximal par définition est effectué
à des vitesses supérieures à vVO2max, il permettra d’atteindre des valeurs proches de VO2max plus
rapidement que les cinq ou six répétitions nécessaires dans le meilleur des cas sur une séance de 30 s /
30 s à 100% vVO2max. Là aussi, l’augmentation de l’intensité profitera d’abord aux joueurs ayant une
cinétique lente. Enfin, l’exercice intermittent aérobie supra-maximal pourrait induire des adaptations
musculaires plus importantes (c-à-d. gain de force spécifique, rendement du cycle-étirement-
raccourcissement). La littérature scientifique témoigne de l’efficacité de ce type d’entraînement puisque
sont rapportées des adaptations centrales (c-à-d. amélioration de la puissance maximale aérobie et de la
capacité anaérobie) et périphériques (c-à-d. augmentation de l’activité enzymatique oxydative et
glycolytique).
Par ailleurs, l’amélioration des qualités de course et d’explosivité étant peu marquée suite à un
programme d’entrainement fondé uniquement sur la pratique du tennis, la mise en place de séances
complémentaires spécifiques de vitesse, d’endurance et d’explosivité apparait comme un complément
indispensable (Girard et al. 2005). De manière relativement surprenante, le nombre d’études décrivant
les méthodes les plus efficaces conduisant à une amélioration de l’aptitude aérobie et/ou de la CRS du
joueur de tennis est plutôt restreint. En l’absence d’évidence scientifique forte, deux stratégies
d’entraînement principales ont émergé (Bishop et al. 2011). La première repose sur le principe de
spécificité de l’entraînement et indique que la meilleure manière d’améliorer ces aptitudes physiques
consiste à utiliser des routines d’exercice directement sur le terrain (Murphy et al. 2016). La seconde
138
propose que des routines d’entraînement plus génériques (certaines sont décrites plus bas), visant à
améliorer les principaux facteurs limitant, seraient plus efficaces.
3.2. Exercices intermittents à haute intensité
L’entrainement sous la forme d’« exercices intermittents à haute intensité » (high-intensity interval
training ou HIIT) est une modalité reconnue pour améliorer efficacement et harmonieusement les
fonctions cardiorespiratoires, métaboliques et neuromusculaires (Buchheit et Laursen, 2013a; Buchheit
et Laursen, 2013b), et le niveau de performance physique avec des gains souvent supérieurs
comparativement aux modalités en continu et d’intensité moindre (Gibala et McGee, 2008). HIIT
consiste à répéter des séries d’efforts de durée moyenne (2-4 min), d’intensité élevée (80-100% VO2max)
et entrecoupées de récupération plus courtes (1-3 min). Afin de prescrire une séance HIIT il est possible
de manipuler plusieurs variables qui vont influencer la sévérité des réponses physiologiques (et donc les
gains attendus): durée et intensité des périodes d’exercice et de récupération, modalité d’exercice,
nombre de répétitions et de séries ainsi que la durée et l’intensité des récupérations entre les séries.
Il a été suggéré qu’il est nécessaire de stimuler fortement et sur des durées suffisamment longues
(plusieurs minutes > 90% VO2max au sein de la séance) les systèmes de transport et d’utilisation de l’O2
afin de créer un stimulus efficace (large recrutement de fibres rapides et atteinte de débits cardiaques
élevés) pour améliorer la VO2max (Billat, 2001). Ainsi, plusieurs études dérivées des sports collectifs
(football) soulignent que HIIT (périodes d’exercice et de récupération entre 15 s et 4 min; 90-100%
VO2max ou > 90% FCmax; ratios exercice : récupération 1:1 - 4:1) (Buchheit et al. 2013a) est efficace pour
améliorer la capacité aérobie sans effets négatifs sur les qualités de force, vitesse ou puissance
(Impellizzeri et al. 2006). De part une augmentation de la taille du myocarde, du flux sanguin et des
possibilités de dilatation des artères (Rakobowchuk et al. 2008), cette forme d’entrainement semble
particulièrement efficace pour accélérer les cinétiques de VO2 et donc majorer la VO2max (Krustrup et
al. 2004). La capacité à soutenir un exercice intense pendant une durée plus longue et de mieux récupérer
entre les efforts sont les effets recherchés associés à HIIT. A noter que la rapidité de la cinétique de VO2
lors d’une transition repos-exercice conditionne la durée passée proche de VO2max et donc l’amplitude
des adaptations et permet de mieux ajuster les paramètres de HIIT, en particulier la durée et l’intensité
de l’intervalle de travail, en fonction des caractéristiques individuelles des joueurs. Ainsi les athlètes
avec une cinétique plus lente ont fortement intérêt à utiliser des fractions d’efforts plus longues ou des
intensités supra-maximales (p. ex. 1 min à 100 %VMA ou 30 s à 105% VMA) alors que des joueurs
avec des cinétiques plus rapides peuvent utiliser avec succès des séances d’intermittent court-court (p.
ex. 30 s à 100%VMA) (Millet et al. 2003a; Millet et al. 2003b). Par ailleurs, la cinétique de VO2
influence les réponses lors de répétitions de sprint: les athlètes avec une cinétique rapide sont capables
de mieux stabiliser leur vitesse lors de séance de CRS (Dupont et al. 2005).
139
Un avantage de HIIT est de pouvoir développer de manière concomitante d’autres facteurs tels que le
taux de resynthèse de la phosphocréatine (Bishop et al. 2008) et la capacité tampon du muscle (Edge et
al. 2006). Les athlètes possédant une aptitude aérobie mieux développée (VO2max et/ou seuil lactique
élevés) devraient être capables de resynthétiser la phosphocréatine plus rapidement entre les efforts
maximaux. En effet, il est ici intéressant de noter que HIIT (6-12 2 min à 100% VO2max; 1 min de
repos) améliore le taux de resynthèse de la phosphocréatine pendant les 60 premières secondes après
un exercice à haute intensité (Bishop et al. 2008). Pour augmenter la VO2max des joueurs de tennis
collectifs, il est préférable d’utiliser un HIIT (80-90% VO2max) avec des périodes de repos (1 min) qui
sont plus courtes que les périodes de travail (2 min). Afin de moduler la composante physiologique et
(La) neuromusculaire et donc obtenir des adaptations spécifiques pour chaque joueur, il est aussi
possible de réaliser des courses avec changements de direction ou des sauts pendant les périodes de
récupération, de s’entrainer sur différents types de surfaces ou en faisant varier la pente (Buchheit et al.
(2013b). En comparant différents angles lors d’efforts avec changements de direction avec des courses
en ligne droite, par exemple, Buchheit et al. (2012) ont souligné que la performance et les réponses
physiologiques / perceptuelles étaient étroitement dépendantes de l’angle (améliorées pour 135º, altérées
pour 45º).
Un travail de comparaison des effets d’un entrainement de six semaines de type HIIT (3 [3 90 s],
90-95% FCmax) et un autre à base de sprints répétés (3 [10 22 m], 20 s de récupération passive) a été
effectué par Fernandez-Fernandez et al. (2012). Les résultats montrent que les deux méthodes
augmentent la performance générale (p. ex. capacité aérobie, vitesse de sprint et hauteur de saut) et la
CRS (10 sprints navette de 22 m, 15 s de repos). Malgré tout, les progressions obtenues ne sont pas
identiques: l’entrainement HIIT augmente davantage le score sur le « Hit & Turn tennis test » alors que
l’entrainement de sprints répétés en ligne droite augmente davantage (+3.8%) la CRS. Plus récemment,
ces mêmes auteurs ont comparé les effets de l’entrainement (8 semaines) à partir d’exercices réalisés
sur le terrain (mouvements rapides combinés avec des frappes de balles) combiné ou non avec des
séances HIIT (90-95% de la VMA déterminée avec le « 30-15 Intermittent Fitness Test ») sur la
performance physique des joueurs d’une quinzaine d’années (Fernandez-Fernandez et al. 2016). Des
gains deux (VO2max : +2.4% vs. +4.2%) à trois fois (VMA lors du « 30-15 Intermittent Fitness Test » :
+6.3% vs. +2.2%) supérieurs résultaient du régime combinant les deux formes d’entrainement. La
combinaison de plusieurs types d’entrainement serait d’autant plus bénéfique afin d’atteindre une
augmentation globale des qualités physiques d’un joueur.
3.3. Sprints répétés
L’entrainement à base de sprints répétés est une méthode d’entrainement largement répandue dans les
sports de raquette comme le tennis afin d’améliorer la CRS, mais pas uniquement. Une récente méta-
140
analyse a souligné que l’entrainement à base de sprints répétés est efficace pour améliorer simultanément
plusieurs aspects essentiels (force, vitesse, endurance) de la performance physique (Taylor et al. 2015).
Notamment, des effets « bénéfiques faibles », « modérés » et « larges » ont été rapportés concernant les
gains pour des sprints de 10 m (1.99 vs. 1.94 s; -0.04 ±0.02; n = 8 études), 20 m (3.25 vs. 3.10 s; -0.07
±0.08; n = 4 études) et 30 m (5.30 vs. 4.99 s; -0.30 ±0.41; n = 2 études). De la même manière,
l’entrainement basé sur la répétition de sprints induit une augmentation « modérée » de la performance
intermittente de haute intensité en course à pied (1532 vs. 1816 m; 309 ±248; n = 3 études). Soulignons
toutefois les différences méthodologiques (c-à-d. distance de sprints allant de 5 à 80 m; fréquence de
l’entrainement entre 1 et 6 séances par semaine; ratio exercice : récupération variant entre 1:2 et 1:10)
considérables entre les protocoles d’entrainement des études inclues dans cette méta-analyse.
Spécifiquement au tennis, un entrainement conduit sur 8 semaines à base de sprints répétés (3-4 [5-6
15-20 m], 25 s de repos), combinés avec de la force explosive (3-4 [4-6 exercices x 12-15
répétitions], 3 min de récupération passive) améliore la performance chronométrique lors d’un sprint de
10 mètres, la détente verticale lors d’un contre-mouvement jump, mais aussi le meilleur temps et la
moyenne lors de sprints répétés (6 [2 15m], 20 s de repos) (Fernandez-Fernandez et al. 2015). Par
ailleurs, un entrainement de 5 semaines en sprints répétés (3-4 [4-6 10-20 m]) avec changements de
direction augmente davantage la performance physique et notamment la CRS (6 20 m, 15 s de repos)
de jeunes joueurs qu’un entrainement de sprints répétés en ligne droite (Girard et Durussel, 2015). Enfin,
la comparaison des effets d’un entrainement (4 [6 10-s d’exercice intense, 10 s de repos]) de 8
semaines réalisé sur le court (exercices avec raquette) ou sur tapis roulant montre des gains de VO2max
(6-10%) comparables mais une résistance à la fatigue (« Loughborough Intermittent Tennis Test »)
accrue uniquement avec la première modalité (Srihirun et al. 2014). Ces études soulignent la spécificité
des effets de l’entrainement.
141
Figure 7 - Progression (%) concernant la performance chronométrique moyenne lors des tests « 12 x 5-
20 », « 12 x 10-20 » et « 12 x 15-20 » pour les groupes s’entraînant en intermittent court (« 5-20 », n =
6), moyen (« 10-20 », n = 6), et long (« 15-20 », n = 6) et le groupe contrôle (« C », n = 6) (Girard et
al. 2009). * p < 0,05, pour différence significative entre les groupes « 5-20 » et « C »
$$$ p < 0,001, pour différence significative entre les groupes « 10-20 » et « C »
# p < 0,05; ## p < 0,01, pour différence significative entre les groupes « 15-20 » et « C »
££ p < 0,01, pour différence significative entre les groupes « 5-20 » et « 10-20 »
Trois modalités d’entrainement spécifiques au tennis (sur le court avec des déplacements spécifiques)
ont été comparées, afin d’observer les effets de différents ratios exercice : récupération sur la CRS
(Figure 7) (Girard et al. 2009). Toutes les modalités (5-20, 10-20 et 15-20) ont été mises en place afin
de se rapprocher au maximum des déplacements spécifiques du tennis. La durée des exercices différait
(5-10-20 s) alors que la récupération était identique (20 s) pour les 3 groupes. Les joueurs recrutés se
sont entrainés deux fois par semaine durant six semaines selon l’une de ces modalités et ont été testés
sur chaque type de déplacement. Tous les groupes ont augmenté leur performance chronométrique
moyenne de manière significative entre les pré et post-tests alors que le groupe contrôle ne modifiait pas
sa performance. Cela confirme qu’un entrainement intermittent intégré à l’entrainement classique est
bénéfique sur les performances physiques spécifiques du joueur de tennis. Cependant, le fait que chaque
groupe a davantage progressé sur la durée d’effort sur laquelle il s’est entrainé illustre parfaitement le
principe de spécificité de l’entrainement.
3.4. L’entrainement en altitude comme approche innovante
L’entrainement en altitude a longtemps été utilisé les sportifs d’endurance afin d’améliorer leur capacité
de transport de l’O2 à partir de l’application des méthodes « vivre en altitude et s’entrainer en altitude »
et plus récemment « vivre en altitude et s’entrainer au niveau de la mer». Les joueurs viennent faire des
séjours en stations de sport d’hiver avec entrainement dans la vallée (Crans Montana en Suisse) ou des
0
2
4
6
8
10
12
G 5-20 G 10-20 G 15-20 G C
Groupes
Pro
gre
ssio
n (
%)
Test 12 x 5-20 Test 12 x 10-20 Test 12 x 15-20
« 5-20 » « 10-20 » « 15-20 » « C »
££
$$$
$$$
*
*
#
##
142
stages dans des hôtels disposant de chambres hypoxiques (Prémanon, France; Doha, Qatar). Ces
méthodes sont un compromis judicieux en période de préparation foncière puisqu’elles permettent un
bon développement des qualités aérobies via une augmentation notable (3-4%) de masse en
hémoglobine sur une période courte d’une quinzaine de jours (Brocherie et al. 2015) tout en permettant
de garder de l’explosivité’ en s’entrainant en plaine. Une récente méta-analyse indique que la masse en
hémoglobine augmente de ~1% pour 100 h d’exposition en altitude, quel que soit le type d’exposition
« vivre en altitude et s’entrainer en altitude » (>2100 m) ou « vivre en altitude et s’entrainer au niveau
de la mer» (~3000 m) (Gore et al. 2013). Ces méthodes ne sont pas sans générer de frais (voyage,
hébergement), et surtout sans modifier les habitudes d’entraînement et doivent donc être bien planifiées
pour une meilleure efficacité.
Plus récemment, les méthodes « vivre au niveau de la mer et s’entrainer en altitude » se sont
développées, vraisemblablement pour améliorer la résistance à la fatigue dans les périodes intenses ou
à la fin d’un match (McLean et al. 2014). Celles-ci présentent notamment les avantages de coûts et
déplacements limités pour les joueurs qui peuvent conserver leur mode de vie habituel. Alors que
l’amélioration du potentiel de production d’énergie glycolytique et de la capacité aérobie pourrait
représenter une caractéristique importante de « l’entrainement intermittent en hypoxie », les études
scientifiques ne présentent souvent pas d’effet supplémentaire de l’exposition hypoxique par rapport au
même entrainement conduit au niveau de la mer (Faiss et al. 2013). Comparativement aux athlètes qui
se sont entrainés en plaine, par exemple, des joueurs de sports collectifs ont vu leur VO2max et leur
puissance produite lors d’un test de Wingate améliorée (6-8%) de manière comparable après 12 séances
(10 1-min à 80% puissance maximale, 2 min de repos) en altitude (2750 m) en quatre semaines
(Morton et Cable, 2005). L’intensité diminuée du stimulus d’entrainement en raison de l’hypoxie reste
une limitation inhérente à « l’entrainement intermittent en hypoxie » (McLean et al. 2014).
Une solution consiste à s’assurer de solliciter de façon maximale l’organisme avec des intervalles très
courts (p. ex. où il s’agit « de tout donner »). L’entrainement de sprints répétés ayant fait ses preuves
(voir plus haut), l’ajout d’un stress hypoxique pourrait conduire à des adaptations musculaires plus
larges se traduisant par une amélioration de la glycolyse anaérobie et une meilleure efficience
musculaire, en particulier au niveau des fibres rapides (Faiss et al. 2013). Voilà qui nous amène à
considérer l’entrainement de type « répétition de sprints en hypoxie » (RSH) qui consiste à effectuer un
entrainement en hypoxie sous la forme d’efforts maximaux de courte durée (≤30 s) entrecoupés de
phases de récupération incomplète. Même si aucune étude n’a à ce jour testé l’efficacité de cette méthode
chez des joueurs de tennis, observons que chez de jeunes footballeurs de bon niveau, un entrainement
RSH sous forme de navettes aller-retour (distances de course < 5 m) dans une chambre hypoxique a
également induit une meilleure résistance à la fatigue lors de sprints répétés comparativement au même
entrainement en plaine (Gatterer et al. 2014). Une méta-analyse récente réunissant les 9 études publiées
143
à ce jour montrent que RSH représente assurément un modèle d’entrainement prometteur (Brocherie et
al. 2016). Comparativement au même entrainement réalisé proche du niveau de la mer, cette analyse
souligne des gains supérieurs post-RSH concernant les niveaux de puissances moyennes et pics produits
lors d’une série de sprints répétés, quoique ses mécanismes d’actions sous-jacents demeurent peu étudiés
pour l’heure. Des études RSH sont en cours dans la nouvelle salle hypoxique au sein du nouveau Centre
National d’Entrainement de la FFT (Figure 8). D’autres méthodes telles que « la restriction du flux
sanguin » (occlusion vasculaire favorisant les gains de masse musculaire/force) ou le « pré-
conditionnement hypoxique » (alternance de périodes d’ischémie/re-perfusion) montrent des résultats
préliminaires encourageants sur la CRS qui demandent également à être confirmés auprès de tennismen.
Figure 8. Vue de la salle hypoxique au Centre National d’Entrainement de la FFT.
Il n’existe pas une forme unique d’entrainement en altitude pouvant être recommandée pour améliorer
le plus efficacement les facteurs clés de la performance au tennis que sont la capacité aérobie et CRS.
En revanche, la combinaison de différentes formes d’entrainement (soit l’exposition chronique passive
et l’entrainement à très haute intensité en hypoxie pour maximiser la capacité de transport de l’O2 et son
utilisation au niveau du muscle, respectivement) est certainement une stratégie efficace. Une période de
2 semaines consistant à « vivre en altitude et s’entraîner au niveau de la mer et en altitude » (faible
« dose hypoxique » ≥200 h) en milieu de saison d’un championnat élite de hockey sur gazon a permis
d’améliorer les qualités physiques ‘aérobie’ et ‘anaérobie’ des joueurs, comparativement à un
entrainement « vivre en altitude et s’entraîner au niveau de la mer » (avec répétition de sprints réalisés
au niveau de la mer) ou un entraînement ‘classique’ au niveau de la mer. Au-delà d’une augmentation
de la performance aérobie (+20-40% sur le « test YYIR2 ») susceptible d’être maintenue jusqu’à 20
jours post-intervention dans les deux groupes expérimentaux, la supériorité de la méthode « vivre en
144
altitude et s’entraîner au niveau de la mer et en altitude » était surtout visible sur la CRS. En effet, les
gains immédiatement après l’intervention « vivre en altitude et s’entraîner au niveau de la mer et en
altitude » (temps cumulés lors du test de sprints répétés: -3.6 contre -1.9%, respectivement) étaient
doubles, et maintenus dans ce groupe uniquement pendant au moins 3 semaines après l’intervention.
Ces résultats nécessitent confirmation auprès d’une population de tennismen.
4. Recommandations pratiques
1. L’utilisation des interventions récentes (HIIT, CRS, RSH), à haut niveau d’engagement et de
sollicitation, appelle de la méthode. Un niveau de vigilance quant à la superposition des contenus
d’entraînement et de ses effets sur l’état général des athlètes, notamment en terme de fatigue, doit
contribuer à équilibrer les influences sur l’activité neurovégétative des athlètes (Schmitt et al. 2015).
Pour ce faire nous distinguerons trois types d’efforts qualifiés selon trois zones. La zone 1 correspond à
tous les efforts inférieurs ou égaux à SV1, La zone 2 est comprise entre SV1 et SV2, et la zone 3
intervient au-delà de SV2, et englobe HIIT, CRS et RSH. Il s’avère que la plupart des situations
d’entraînement (courses multidirectionnelles proche de la ligne de fond de court) sur le court qui
intègrent de la répétition de frappe avec de l’intensité amènent les joueurs proches de SV2 (Reid et al.
2008). Par conséquent, nous invitons à reconsidérer des séances à dominante technique, avec de
l’intensité sur peu de frappes n’excédant pas 7 s, avec 20 s de récupération entre les répétitions, afin de
ne pas entamer les réserves glycogéniques particulièrement mobilisées à ces intensités. De même,
l’analyse de l’activité en compétition renforce l’hypothèse que des formes de points joués avec service
doivent permettre de maintenir les joueurs proches de la zone 1 avec des effets moins délétères sur la
fatigue.
Une approche « polarisée » de l’entraînement, en intégrant ~ 75% de l’entraînement total qui serait
réalisé à faible intensité aérobie (zone 1), et 10-15% à haute, voire très haute intensité (zone 3), a été
suggérée pour une distribution optimale des intensités pour les athlètes de haut niveau qui s’expriment
dans des activités à haute intensité (Laursen, 2010). Même si cette répartition paraît impossible à tenir
compte tenu des habitudes et des bases d’exercices type tennis on doit, nous semble-t-il, s’en inspirer
aussi pour tenir compte des observations de Baiget et al. (2015) qui ont analysé l’impact énergétique sur
des joueurs en compétition. En effet, ils ont identifié que les joueurs passent 77% (± 25%) du temps
dans la zone à faible intensité (Zone 1), 20% (± 21%) dans la zone modérée (Zone 2), et 3% (±5%) dans
la zone 3. Un simple suivi de la FC doit permettre de satisfaire cette démarche. Sans une utilisation
permanente, l’identification des impacts énergétiques selon les types de situations régulièrement
pratiquées participe à contrôler l’équilibre des influences neuro-végétatives inhérentes aux contenus
d’entraînement, à défaut de pouvoir effectuer un suivi régulier des niveaux d’énergie à partir de la
variabilité de la FC. Les variations de niveaux d’énergie permettent d’estimer un niveau de fatigue
(Schmitt al. 2013). Cette dynamique des charges d’entraînement, issue d’expériences de terrain et reprise
145
et validée scientifiquement (Laursen, 2010), apparaît déterminante pour s’inscrire dans une continuité
du processus de développement, et éviter des arrêts brutaux, soit des capacités physiques, soit
directement de la performance tennis.
2. La réalisation de tests spécifiques incrémentaux sur le terrain de tennis incluant des éléments du jeu
(comme ceux présentés dans ce chapitre) et nécessitant des capacités physiques, techniques et cognitives
bien développées sont à inclure dans l’évaluation régulière (c-à-d. détection, avant vs. après une période
d’entrainement, l’utilisation d’aide ergogénique comme des supplémentations ou la consommation de
boissons énergisantes) du niveau de condition physique du joueur dans un contexte approprié au jeu. Un
avantage de ces tests est d’inclure une évaluation technique (vitesse/précision des frappes de balles) du
joueur comme lors de « TEST » (Brechbuhl et al. 2016), notamment lorsque celui-ci doit faire face à
l’apparition de la fatigue (Figures 9-10). Ils peuvent donc être associés au travail d’éléments techniques
dans diverses situations. A partir de « TEST », on peut poursuivre des objectifs à dominante technique
(Zone 1 et 2), ou des objectifs à dominante énergétique (Zone 3), toujours en associant une rigueur dans
l’exécution des frappes avec des feedbacks sur la vitesse et la précision (Tableau 1). Pour la Zone 1,
par exemple, l’objectif serait de maintenir la session aussi longtemps que possible au palier équivalent
à 70% VO2max, avec 2 ou 3 séries de 5 à 10 min. Et si on vise la zone 3, on préfèrera des intervalles de
frappes plus courts (15 s à 1 min) entrecoupés par du repos passif (15 à 30 s). Dans tous les cas, on
évitera de descendre en dessous de 40% de balles dans la cible définie (Lyons et al. 2013) pendant
« TEST ».
Tableau 1 – Réponses physiologiques au cours de la passation de « TEST » chez un joueur élite
Palier Nb balles/min FC
(bpm)
Lactate
(mmol.l-1)
VO2
(ml.min-1.kg-1)
VCO2
(ml.min-1.kg-1)
VE
(l.min-1)
1 10 131
40.2 36.6 68
2 12 140 1 41.5 39.0 74
3 14 154
43.9 42.7 79
4 16 159 1.2 45.1 45.7 84
5 18 165
47.6 48.8 87
6 20 171 1.4 50.4 51.2 95
7 22 175
53.2 53.3 98
8 23 180 2.1 55.6 57.1 104
9 24 183
57.4 61.2 115
10 25 184 4.2 59.6 65.2 125
11 26 188
60.5 68.1 133
12 27 189
61.5 70.2 145
13 28 191 11.8 62.2 74.1 160
FC, fréquence cardiaque; VO2, consommation d’oxygène; VO2, consommation de dioxyde de carbone;
VE, ventilation. Taille: 185 cm; Poids: 82 kg.
146
Intensité bleu: zone aérobie; échauffement, récupération. L'implication physiologique n'est pas en
relation avec une bonne performance tennis (vitesse et précision); manque d'implication du fait de la
faible intensité de l'exercice.
Intensité verte: zone aérobie stricte, en dessous du début de production lactique (SL1) et de SV1: travail
d'endurance aérobie; la demande d'implication dans la performance tennis (vitesse et précision) peut être
forte à maximale.
Intensité jaune: zone entre les seuils lactiques 1 et 2 (ou SV2): la demande technique est très forte mais
la production d'acide lactique commence à être présente (action importante du pouvoir tampon
musculaire); zone de développement aérobie par l'augmentation des transporteurs d'ions H+.
Intensité orange: au-dessus du seuil lactique 2 et SV2: zone d'accumulation lactique; baisse du niveau
de performance tennistique due à l'acidose musculaire et l'hyperventilation. Travail du niveau de la
vitesse maximale aérobie.
0
2
4
6
8
10
12
14
130
140
150
160
170
180
190
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Lact
ate
s (m
mol.
l-1)
FC
(b
pm
)
Paliers
FC vs. lactates
FC
Lactates
35
40
45
50
55
60
65
70
75
130
140
150
160
170
180
190
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
VO
2, V
CO
2(m
l.m
in.k
g-1
)
FC
(b
pm
)
Paliers
FC vs. VO2, VCO2FC
VO2
VCO2
Figure 9 - Evolution de la fréquence cardiaque (FC) en fonction de la lactatémie (panel
du haut) et des consommations d’oxygène (VO2) et de dioxygène (VCO2) (panel du bas)
lors de la passation de « TEST » chez un joueur élite
147
Figure 10 - Vitesse de balle en coup droit ou revers lors de la passation de « TEST » chez un joueur
élite
3. La combinaison des formes d’entrainement par intervalles (HIIT) et l’entrainement en sprints répétés
serait une approche particulièrement efficace pour améliorer harmonieusement VO2max et CRS, et en
retour la résistance à la fatigue. En effet, la récupération se trouverait facilitée entre les efforts du fait de
l’amélioration de l’aptitude aérobie (VO2max et seuil lactique), de la vitesse de resynthèse de la
phosphocréatine et de l’efficacité de la capacité tampon. Il convient alors d’inclure:
a. Des séances HIIT qui amélioreraient la capacité à récupérer entre les sprints (en particulier si
la finalité est d’améliorer la résistance à la fatigue). Des séances HIIT à haute intensité (c-à-d. 3-4 séries
3 répétitions 80-90% VO2max ou 90-95% FCmax, entrecoupées de périodes de repos 1-2 min plus
courtes que celles d’activité 2-4 min) seraient efficaces.
b. Des formes d’entrainement basées sur la répétition d’efforts maximaux de courte durée (c-à-
d. 3-4 séries [5-12 répétitions 4-8-s sprints en navette], avec 15-30 s de repos entre les répétitions,
2-4 min entre les séries).
4. L’utilisation de méthodes d’entrainement en altitude, de manière isolée ou en combinaison, pourrait
permettre de ‘booster’ le potentiel physique du joueur de tennis. Une exposition chronique passive (200-
250 h soit 14-18 jours à raison de 12-14 h par jour) et l’entrainement à très haute intensité en hypoxie
tel que les « sprints répétés en hypoxie » (2-3 fois par semaine sur 2-4 semaines) pour maximiser la
capacité de transport de l’O2 et son utilisation au niveau du muscle semblent particulièrement appropriés.
Toutefois, pour espérer des gains supérieurs lorsque l’entrainement est réalisé sous hypoxie versus au
niveau de la mer il conviendra d’utiliser des expositions modérées (entre 2000 et 3000 m). Les ratios
80
90
100
110
120
130
140
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Vit
esse
de
bal
le (
km.h
-1)
Paliers
Coup droit
Revers
148
exercice : récupération devront être adaptés selon les effets recherchés (adaptations oxydatives vs.
glycolytiques). La finalité étant de produire un niveau de stress métabolique suffisant mais non exagéré.
Conclusion
Au tennis, l’activité est intermittente et correspond à la répétition de périodes d’exercice brèves et
intenses entrecoupées de périodes de récupération plus ou moins complètes. L’aptitude aérobie et la
capacité à réitérer des efforts intenses sont des déterminants important de la performance physique du
joueur. A ce jour, plusieurs tests de terrain visant à déterminer la capacité physique et/ou technique du
joueur et sa capacité à répéter des efforts intenses dans des conditions standardisées ont été proposés.
Du fait des exigences du jeu et des profils de joueurs variés notamment, il n’existe pas de procédures
optimales. L’entrainement à base d’exercices intermittents à haute intensité et de sprints répétés semble
efficace pour améliorer la performance physique du joueur (tests physiques isolés), même s’il reste
difficile de préciser son impact sur son comportement en match. L’efficacité de tels programmes
d’entrainement dépend étroitement de la nature (c-à-d. ratio exercice : récupération visant des
adaptations davantage glycolytiques vs. oxydatives en lien avec le style de jeu du joueur) de celui-ci. Il
est donc difficile de formuler des recommandations strictes. Avec le développement d’équipements
hypoxiques dans les académies de tennis (p. ex. salle de 120 m2 au Centre National d’Entrainement de
la FFT) différentes interventions innovantes (p. ex. sprints répétés en hypoxie) peuvent être ciblées pour
optimiser le développement des déterminants de la performance.
149
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153
Chapitre 10
Article 5- Altérations techniques pendant un test de
terrain incrémental chez des joueurs élite
154
Article 5- Technical alterations during an incremental field test in elite male
tennis players.
Brechbuhl C, Girard O, Millet GP, Schmitt L. Medicine & Science in Sports & Exercise,
49(9), 1917-1926.
155
Technical Alterations during an Incremental Field Test in Elite Male Tennis Players
CYRIL BRECHBUHL1,2, OLIVIER GIRARD2,3, GRE GOIRE P. MILLET2, and LAURENT SCHMITT2,4
1French Tennis Federation, Stade Roland-Garros, Paris, FRANCE;
2Faculty of Biology and Medicine, ISSUL, Institute of
Sport Sciences, University of Lausanne, Lausanne, SWITZERLAND; 3
Aspetar Orthopaedic and Sports Medicine Hospital,
Athlete Health and Performance Research Centre, Doha, QATAR; and 4
National Ski-Nordic Center, Premanon, Les Rousses,
FRANCE
ABSTRACT
BRECHBUHL, C., O. GIRARD, G. P. MILLET, and L. SCHMITT. Technical Alterations during an Incremental Field Test in Elite
Male Tennis Players. Med. Sci. Sports Exerc., Vol. 49, No. 9, pp. 1917–1926, 2017. Purpose: We investigated technical and
physiological responses along with their relationships during an incremental field test to exhaustion specific to tennis (TEST) in elite
players. Methods: Twenty male elite tennis players completed TEST, which consisted of hitting alternatively forehand and backhand
strokes at increasing ball frequency (ball machine) every minute. Ball accuracy (BA), ball velocity (BV), and tennis performance (TP)
index (TP = BA x BV) were determined by radar and video analysis for each stroke, in addition to cardiorespiratory responses and
blood lactate concentrations.
Results: At low intensities (less than 80% of maximal oxygen uptake [V O2max]), technical performance was steady. From 80% to
100% of V O2max, significant and steady decreases in BV (-9.0% and -13.3%; P = 0.02 and P = 0.002), BA (-19.4% and -
18.4%; both P < 0.001), and TP (-27.4% and -29.15%; both P = 0.002) occurred for forehands and backhands, respectively.
Changes in TP and blood lactate concentration from 60% to 100% of V O2max were inversely correlated (r = -0.51, P = 0.008).
BV was 5.2% higher (P = 0.042) for forehand versus backhand, and there was no difference between strokes for both BA (P = 0.930)
and TP (P = 0.536).
Conclusion: Technical alterations (i.e., decrease in BV, BA, and TP) in elite players undergoing TEST only occurred at high
intensity (>80% of V O2max), presumably because of the use of compensatory strategies to overcome fatigue. Above this intensity,
all technical indices decreased steadily until exhaustion, independently of the stroke nature. Key Words: GROUNDSTROKES, BALL
VELOCITY, BALL ACCURACY, FOREHAND, BACKHAND
Fmain determinant of performance into a game where
or the past 30 yr, tennis has evolved from a sport in tennis tests also include an evaluation of ground stroke
production (10,25,39). In a pioneer study, Vergauwen et al.
(39) introduced the Leuven tennis performance test proce-
dure to evaluate ground stroke performance in various tac-
tical situations typically experienced during competitions.
These authors notably reported an increase in ground stroke
errors during defensive rallies after a 2-h strenuous training
session in well-trained players (39). Although informative,
this test procedure requires advanced video analysis tech-
niques for determining ball placement and the use of three
different tactical situations initiated by a light stimulus.
Such expensive and quite complicated system of video cam-
eras and digitization may not be readily accessible to most
tennis academies.
In numerous follow-up protocols, rather simple BA indices
such as the ability to place the ball on a target located in dif-
ferent zones on the tennis court have been used to evaluate
stroke production (3,10,35,39). Errors made by a player in
relation to all shots performed in a field test (percentage of
balls in the zone) is a good predictor of successful tennis
performance (TP) (32). As movement velocity depends on the
accuracy requirements of the task, an increased movement
speed (i.e., players under time pressure) would inevitably
lead to decreased motor accuracy (16,31). This implies that
stroke production must be determined from simultaneous
which players’ skill proficiency (technique) was the
physical attributes likely play a more preponderant role.
Nowadays, tennis is characterized by intense physical demands
(24,27) coupled with rapid perceptual-motor processing (36).
Tennis is an explosive sport based on power, strength, and
speed, where 210 km.h-1
serves are common (24). In addition
to producing elevated ball velocity (BV, km.h-1
), maintaining
ball accuracy (BA, i.e., number of errors, %) during intense
periods also is a key component for winning the faster-paced
modern game (24).
A variety of field-based procedures have been developed
during the past two decades to assess physical performance
ability of elite tennis players (3,12,15,18,35), whereas other
Address for correspondence: Gregoire P. Millet, Ph.D., Faculty of Biology
and Medicine, ISSUL, Institute of Sport Sciences, University of Lausanne,
Lausanne, Switzerland; E-mail: [email protected].
Submitted for publication October 2016.
Accepted for publication April 2017.
0195-9131/17/4909-1917/0
MEDICINE & SCIENCE IN SPORTS & EXERCISE®
Copyright © 2017 by the American College of Sports Medicine
DOI: 10.1249/MSS.0000000000001303
1917
Copyright © 2017 by the American College of Sports Medicine. Unauthorized reproduction of this article is prohibited.
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measurements of BV and BA. To meet the velocity–accuracy
trade-off theory proposed by Fitts (17), it is likely that fatigued
tennis players may well reduce BV to maintain BA. In tennis,
however, it is still unclear if players prioritize accuracy or ve-
locity when physically exhausted. For example, Rota et al. (33)
illustrated a management of the speed–accuracy trade-off in
favor of the velocity in response to intense intermittent exercise.
Understanding how fatigue is manifested represents a
fascinating topic for sports scientists, exercise physiologists,
athletes, and coaches (19,20,30). Fatigue effects on tennis
stroke production are still controversial, with no clear rela-
tive importance of decrement in BV versus BA under fatigue
(23) or even the absence of any changes (26). Although
difficult, such differentiation is important as positioning to
the ball (i.e., small footwork) as part of the technical approach,
in particular, is known to rise oxygen cost (5). For instance,
professional tennis players are able to make movement ad-
justments to effectively perform complex technical strokes
such as the serve throughout 3-h long matches played on
grass courts (26). Although information about changes in
ground stroke performance during official competition in elite
players is scarce, global approaches (i.e., averaged values for
each set [26]) may not readily reflect changes that occur
during the most intense periods of a game (i.e., succession of
intense rallies or decisive points). Interestingly, at least two
recent reports (3,10) indicate that incremental fatigue is asso-
ciated with decrease in ground stroke production. In the
aforementioned studies, however, no measure of BV was in-
cluded as stroke production assessment was restricted to BA,
and hence a speed–accuracy trade-off could not be discounted.
Several limitations of the available tennis tests need to be
emphasized. First, although there have been previous at-
tempts to evaluate forehand (f ) and backhand (b) strokes
separately during the completion of tennis-specific tests, BV
and BA have not always been simultaneously measured (i.e.,
evaluation of BA but not BV) (3,10,15). Second, the asso-
ciation of physiological load with ground stroke production
has only occasionally been investigated (3). Ascertaining the
nature of such relationship would considerably increase the
practical value of a given test. Third, the performance level
of tested players varies greatly across studies, often with
cohorts of club-level players, which considerably limits the
generalization of findings to a population of elite players.
We have recently developed an incremental (by adjusting
ball frequency [BF]) test to exhaustion specific to tennis
(TEST) that consists of hitting alternatively forehands and
backhands into target areas (6). TEST simulates some of the
components of actual match play (i.e., use of the tennis court
dimensions, combination of specific footwork and hitting
actions) and uses a reliable ball throwing machine (8), allowing
standardized conditions for appropriately testing highly skilled
individuals. To date, however, technical performance during
TEST completion and its relationship with physiological re-
sponses have not been described.
Our aim was to determine alterations in BV and BA, for
forehand and backhand strokes separately, during TEST
completion by elite male players. Although decrements in
BV and BA with increase in exercise intensity were antici-
pated, we hypothesized that it would be (i) to a greater extent
above the second ventilatory threshold (VT2) as previous
reported (2) and (ii) with similar magnitude for forehand and
backhand strokes.
METHODS
Ethic Statement
Both the players and their parents (for minors) provided
written informed consent for the study after the procedures, and
potential risks associated with participation in the study were
fully explained. The scientific committee of the French Tennis
Federation approved the study that was performed in accor-
dance with the ethical standards reported (21) and conformed
to the recommendations of the Declaration of Helsinki.
Participants
Twenty high-level competitive male tennis players (mean T
SD; age = 18.0 ± 3.2 yr, stature = 182.8 ± 7.3 cm, body mass =
72.7 ± 7.2 kg) volunteered to participate in the study. They were
all members of the national teams of the French Tennis Fed-
eration (International Tennis Number 1 [elite]). Players were
either members of the Association of Tennis Professionals
(ATP) (two in top 100, two in top 200, two in top 500, and
nine in top 1000) or of the International Tennis Federation
(ITF) Juniors ranking (Participating to Grand Slam) at the time
of experiments (2013–2015). Two players have now reached
the top 30 ATP. The mean training background of the players
was 12.0 ± 3.7 yr, and the training regimen was 6 d.wk-1
with
a weekly training volume of 27.0 ± 3.1 h. Players were fo-
cusing 16.1 ± 1.2 h.wk-1
on tennis-specific training (i.e.,
technical and tactical skills), but their fitness routine also in-
cluded aerobic and anaerobic (i.e., on-court and off-court
exercises; 4.4 ± 0.3 h.wk-1
) conditioning as well as strength
(7.2 ± 1.5 h.wk-1
) training. During the 3 months before
testing (November), they participated regularly to official
tennis competitions (i.e., ‘‘ITF Juniors’’ and ‘‘ITF Futures’’ or
ATP tournaments) for a total of 5–10 matches monthly.
Players’ Ranking
The international tennis ranking (ATP and ITF Junior)
was used to rank players from 1 to 20 in our population
sample. This ranking was confirmed by the professional
national coaches.
Experimental Design
All participants performed a newly developed incremental
protocol TEST, as recently described (6). For all players,
TEST was conducted under similar standard environmental
conditions (temperature, ~20°C; relative humidity, ~50%)
on an indoor tennis court (i.e., GreenSet® surface; GreenSet
Worldwide S.L., Barcelona, Spain). All participants were given
1918 Official Journal of the American College of Sports Medicine http://www.acsm-msse.org
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written and verbal instructions to report for testing in a well-
rested, well-hydrated, and well-nourished state and to refrain
from eating at least 2 h before testing. They were told to refrain
from strenuous training and to maintain their usual nutritional
and hydration habits the day before the test. One week before
the main experimental trial, a familiarization session was sched-
uled allowing TEST requirements to be explained.
the accuracy is constant and does not change with increasing
BF. Both the accuracy and the reliability of this new tennis ball
machine appear satisfying enough for field testing and training
purposes (8). Players had to hit balls cross-court in a prescribed
pattern (i.e., topspin drive), and the landing point for thrown
balls was set 3 m in front of baseline (Fig. 1B). Slice strokes
were not allowed because of their potential influence on ball
positioning and therefore on TEST performance and associated
physiological responses.
A standardized warm-up preceded TEST. It consisted of
cycling an ergocycle (75–100 W) for 10 min. TEST started
with a 2-min ‘‘habituation’’ phase where a BF of 16 shots
per minute with balls thrown to the central area of the court
(minimal lateral displacement) was adopted. After 1 min of
passive rest (quiet standing), the main test procedure began:
a BF of 10 shots per minute was first selected, which was
then increased by two shots per minute every minute until
the stage corresponding to a BF of 22 shots per minute.
From there, increment in BF was set at more than one shot per
Experimental Procedures
TEST. TEST procedure consisted of hitting balls thrown
at constant velocity (mean = 86 km.h-1
, coefficient of variation
for ball speed = 1.7% and 1.5% for right and left corners of
the baseline, respectively), alternating forehand and backhand
strokes (Fig. 1A), by using a ‘‘Hightof ’’ ball machine. The
reference points for the effect were 8.39 m from the net and
2.70 m from lateral line for the right side and 2.83 m for the left
side. The accuracy of the machine is similar on the right and
left sides (0.63 ± 0.39 vs 0.63 ± 0.34 m). We also verified that
FIGURE 1—Design (A) and schematic setting (B) for the incremental TEST.
Medicine & Science in Sports & Exercise 1919 TECHNICAL ALTERATIONS DURING TENNIS TEST
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V O2max was determined by the observation of a ‘‘plateau’’
or leveling off in V O2 or when the increase in two succes-
sive periods was less than 150 mLImin-1
(40). HRmax was considered as the highest value reached during the final minute of the test. We only considered values from 60% to
100% of V O2max, with step of 5% to be as precise as pos-
sible to analyze the variations of data.
Detection of the second ventilatory threshold
(VT2). Detection of VT2 was done by analyzing the points
of change in slope (breaks in linearity) of ventilatory pa-
rameters (18,40). VT2 was determined using the criteria of
an increase in V E/V O2 with no increase in V
E/V CO2 and
departure from the linearity of V E. All VT2 assessments
were made by visual inspection of graphs of time plotted
against each relevant respiratory variable measured during
testing. All visual inspections were conducted by two experi-
enced exercise physiologists. The results were then compared
and averaged. The difference in the individual determinations
of VT2 was G3%.
minute until exhaustion (Fig. 1A). After each 1-min stage, a
30-s passive recovery break (quiet standing) was implemented.
Players were asked to perform TEST as closely to what
they would do during official competitions. They were told
to ‘‘hit the ball with the best possible velocity/accuracy ra-
tio.’’ Participants had visual of the areas in which they were
aiming at. Stroke involvement was motivated by ‘‘live’’
(immediate) feedback. On the basis of previous results
(13) reporting range of BV ball velocities between 86 and
120 km.h-1
(submaximum to maximum strokes), BV G
80 km.h-1
was chosen as the criteria for unsuccessful BV
and BA (30% of balls landing outside the target zone) at the
end of each stage completed. To ensure standardized playing
conditions, a minimum of 100 balls (Roland Garros®) was
used every six tests.
TEST ended with players" voluntary exhaustion or was
stopped by the researchers if (i) the players felt exhausted or
failed to reach and hit the ball twice in a row or (ii) the
players were no longer able to perform strokes with an ac-
ceptable execution technique and a demise in BV/BA, as
determined by two experienced coaches (i.e., national level
coaches with >15 yr experience at elite level) through sub-
jective observation. Specifically, participants were given a
warning the first time they disrespect the rules, but they were
stopped on the second warning. Performance was measured
as the total test duration.
Evaluation of ground stroke performance. During
TEST, ground stroke production was assessed by the mean
of two ‘‘primary’’ variables: BV and BA. BV (km.h-1
) was
measured with a Solstice 2 radar (Hightof®, Domaine de
l’E tançon, France) positioned 50 cm behind the baseline. All
shots that were hit out, into the net, and to the wrong spot on
the tennis court were excluded. Spots where each ball landed
(i.e., hits–errors) were instantaneously recorded by an ex-
perienced coach on a dedicated recording sheet. BA (%) was
defined as the percentage of correct hits in the defined zones
(3). For each stage, BV and BA data have been averaged and
expressed for forehands (BVf and BAf, respectively) and
backhands (BVb and BAb, respectively), separately. Finally,
because BV and BA in combination better reflect the overall
stroke precision in tennis, a TP index was calculated for
forehands and backhands separately (TPf and TPb) as the
product of these two variables.
Physiological measurements. Expired air was ana- lyzed continuously (breath-by-breath measurements) for
oxygen consumption (V O2) using a portable gas analyzer (Metamax II CPX system, Cortex®, Leipzig, Germany).
Gas and volume calibration of the measurement device were
performed before each test according to manufacturer"s in-
structions. HR was recorded continuously (Suunto Ambit2®,
Vantaa, Finland). Furthermore, 25 KL capillary blood samples
was collected from fingertip and analyzed for blood lactate
concentrations (LT-1710; Arkray®, Kyoto, Japan) at the base-
line, during TEST (i.e., during the 30-s recovery periods after
every stage until a values of 4 mmol.L-1
was obtained and
thereafter every 2 stages), and 15 s after exhaustion.
Statistical Analysis
Mean T SD was calculated for all variables. BV, BA, and
TP data were compared using a two-way repeated-measures
ANOVA (condition [forehands vs backhands] x exercise
intensity [60%, 65%, .., 100% of V O2max]). However, when the normality test failed, a Mann–Whitney rank sum test was performed at each time interval. The Bonferroni test was used
for post hoc comparisons. Finally, Pearson rank-order corre-
lations were used to test the association (for forehands and
backhands separately) of TP with BV, BA, and blood lactate
concentrations. Correlations of players ranking level with
technical variables have also been checked. The following
criteria were adopted to interpret the magnitude of r: trivial,
< 0.1; small, 0.1–0.3; moderate, 0.3–0.5; large, 0.5–0.7;
very large, 0.7–0.9; almost perfect, 0.9–1.0 (22). Statistical
significance was accepted at P < 0.05. The statistical analyzes
were performed using SigmaStat 3.5 software.
RESULTS
TEST performance and physiological perfor-
mance. TEST duration was 908 ± 94 s. At exhaustion,
V O2max, HRmax, and blood lactate concentration values were 61.4 5 mL.min
-1.kg
-1, 195.8 ± 1.4 bpm, and 10.5 T
1.9 mmol.L-1
, respectively (Fig. 2). At VT2, V O2 and HR
were 53.8 ± 4.5 mL.min-1
;kg-1
(87.7% ± 0.01% of V O2max)
and 183.7 ± 4.2 bpm (93.8% ± 1.6% of HRmax), respectively.
The mean completed stages when players had reached VT2
were 7.3 T 2.8.
Ground stroke performance. BV, BA, and TP (both backhand and forehand) did not differ between 60% and 80%
of V O2max (Fig. 3). We found significant reductions above this later intensity with decreased BV, BA, and TP. BV, BA,
and TP decreased from 80% to 100% of V O2max (Table 1).
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signals during maximal contractions of isolated muscles
(knee extensors and plantar flexors), decrements in muscle
activation have been reported during prolonged (3 h) tennis
playing (19). Furthermore, fatigue induced by tennis prac-
tice can lead to significant modifications in upper limb
muscle recruitment level and/or temporal pattern (33). Al-
though these previous studies illustrated modulation of the
muscle recruitment strategy, in the absence of functioning
measures of CNS, this hypothesis cannot be accepted or
rejected under the frame of our study (incremental fatigue).
An alternative explanation to the speed–accuracy trade-off is
proposed by Welsh et al. (41). On the basis of CNS control
of motor units, these authors proposed that fatigue is asso-
ciated with a decrement in central control. More recently,
Rota et al. (33) hypothesized that both conscious and sub-
conscious strategies, leading to a larger recruitment of muscle
activity to nonfatigued muscles, would aim to protect the
organism and/or limit deterioration in performance. Our re-
sults display a significant decrease in BA (f: 59.1% ± 15.2%
vs 46.5% ± 19.1%; b: 63.1% ± 13.1% vs 50% ± 19.7%) be-
tween 80% and 100% of V O2max (Fig. 3). Rota et al. (33)
observed also a decrease (~12%) in forehand accuracy, with a
consistency index decrement of 15.6% after a fatiguing in-
termittent tennis exercise. In their study, however, forehand
velocity was well preserved. Previous studies have assessed
the effect of fatigue on technical skills in tennis and highlighted
that BA is paramount for tennis skill performance (10,25,39).
Reportedly, BA explained 37% of variability in competitive
performance (r = 0.61, P = 0.001) as well as 53% or 55% in
FIGURE 2—Changes in HR (plain line) and blood lactate concentra-
tion (dotted line) as a function of exercise intensity (% of V O2max). Vertical arrow indicates the second ventilatory threshold.
BV (P = 0.042) displayed a significant interaction effect
between measurement time and testing condition, whereas
there was no significant difference for BA (P = 0.930) and
TP (P = 0.536) (Fig. 4). BVf was 5.2% higher than BVb
(121.7 ± 4.9 vs 115. 7 ± 8.6 km.h-1
).
Not surprisingly, there were correlations between the
players’ ranking level and BA in both forehand (r = -0.45
to -0.47, P < 0.05) and backhands (r = -0.49, P < 0.05)
and with TP (r = -0.44 to -0.46, P < 0.05) for forehand
only between 80% and 100% of V O2max.
Correlation between variables. Associations of TP
with BV (r = 0.51 and r = 0.49; both P < 0.001) and BA (r =
0.91 and r = 0.96; both P < 0.001) for forehands and back-
hands were significant (Fig. 4).
From 60% to 100% of V O2max, changes in TP (i.e., fore-
hands and backhands combined) and blood lactate concentra-
tion were inversely correlated (r = -0.51, P = 0.008) (Fig. 5).
V O2max combination with or VT2 values, respectively (3).
DISCUSSION
We investigated the effects of incremental fatigue on
stroke production (BV, BA, and TP) changes, for forehands
and backhands separately, and their relationships with
physiological responses in elite players undergoing TEST.
Our novel results are that (i) ground stroke production (BV,
BA, and TP) was maintained constant until an intensity of V O2max 80% from which all technical indices decreased
steadily until exhaustion, independently of the stroke ; (ii)
BV was higher for forehands versus backhands, whereas BA
and TP did not differ between strokes; (iii) associations of
TP with BA were stronger compared with BV for both
forehands and backhands; (iv) changes in TP and blood
lactate concentration were inversely correlated from 60%
to 100% of V O2max. These results confirm only partly our
initial hypothesis because performance was not modified V O2max with increasing intensities until 80% of (slightly
before VT2), but similar progressive technical alterations
between forehands and backhands occurred above this in-
tensity until exhaustion.
Technical responses. In this study, highest BV values
(~120–125 km.h-1
) were observed at 80% of V O2max, and
BV decreased progressively from 80% to 100% of V O2max
(-9.0% and -13.3% for forehands and backhands, respec-
tively) (Fig. 3). On the basis of decrease in EMG amplitude
FIGURE 3—Changes in BV (A), BA (B), and TP (C) as a function of
exercise intensity (% of V O2max) for forehands (white dots) and back- hands
(black dots). Vertical arrow indicates the second ventilatory
threshold.
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TABLE 1. Differences in relative (%) and absolute values of BV (km.h-1), BA (expressed as percent in zone), and TP (calculated as BA x BV and expressed as arbitrary units) for both forehands
and backhands between 80% and 100% of V O2max.
Forehand Pct. (ES) Backhand Pct. (ES)
BV 126 ± 13.8
114.7 ± 8.6
57.7 ± 10.4
46.5 ± 17.1
73.0 ± 16.0
53.0 T 14.4
-9.0%* (ES = 0.98) 121 ± 9.9
104.9 ± 14.9
61.9 ± 10.1
50.5 ± 19.7
74.1 ± 21.8
52.5 T 22.6
-13.3%** (ES = 1.27)
BA -19.4%*** (ES = 0.79) -18.4%*** (ES = 0.73)
TP -27.4%*** (ES = 1.31) -29.1%*** (ES = 0.97)
Values are presented as mean T SD. ES, effect size.
*P < 0.05, significantly different from 80% of V O2max.
**P < 0.01, significantly different from 80% of V O2max.
***P < 0.001, significantly different from 80% of V O2max.
Almost perfect correlations (r = 0.94, P < 0.001) have also
been reported between stroke ratings (a surrogate of BA) and
players’ ranking (34). The difference in BA in our study com-
pared with the study by Baiget et al. (3) (66% ± 9% when both
strokes are combined) could possibly be explained by the
length of stage (2 vs 1 min). Another explanation could be that
ball machine throwing velocity was slower than during TEST
(68.6 ± 1.9 vs 86.5 ± 1.3 km.h-1
). In our study, the increase in
the number of missed strokes could be related to poor timing
or an inability of players to position themselves properly for
stroke hitting (i.e., being ‘‘late’’). In support, a decrement in
maximal running speed likely occurs as players become fa-
tigued, resulting in suboptimal stroke preparation (e.g., foot-
work and balance) and ultimately in a slowing of BV (15).
It has been demonstrated that the CNS uses different
neuromuscular adjustments; that is, compensatory strategies,
to overcome fatigue effects to maintain the same movement
performance (4). More precisely, during a hopping task,
there are two strategies: one based on a preactivation of fa-
tigued muscles to compensate for the stiffness decrease and
the other inducing a redistribution of muscle activity among
muscles of different joints (4). In our study, players were
able to maintain technical production until an intensity of V O2max, 80% which was slightly below VT2 (88% of
V O2max) (Fig. 5). Because of the accumulated fatigue from
previous stages and increments in load, technical production
decreased steadily thereafter until exhaustion. This pattern is
quite similar as the one reported by Baiget et al. (3) where
BA values reached on average 65%. In their study, however,
technical error indices decreased earlier (stage 4 of 9), with
accuracy values less than 40% at exhaustion. In our study,
players maintained BA higher than 45% even near exhaus-
tion (Fig. 3). This difference may be related to the level of
tested players because highly skilled players (as tested here)
are more likely to resist fatigue and implement such com-
pensatory strategies. In support, Hornery et al. (23) showed
no reductions in serve velocity and accuracy in professional
players despite a technical degradation of service elements
(i.e., height of the tossing arm at ball release, and position
and height of the ball toss) as match progressed.
FIGURE 4—Associations of TP with BV (A, C) and BA (B, D) for forehands and backhands.
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80%
100%
80%
100%
80%
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±
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(27). However, one may question the relevance of these
mean values. In a study where matchlike conditions were
reproduced in professional tennis players, blood lactate
values as high as 8.6 mmol.L-1
have been reported (27).
This suggests a substantial participation of glycolytic pro-
cesses to meet the energy supply. An interesting observation
of our study was the inverse correlation (r = -0.51, P =
0.008) between changes in TP (i.e., forehands and backhands
combined) and blood lactate concentration from 60% to V O2max 100% of (Fig. 5). Dramatic performance re- FIGURE 5—Changes in TP (plain line) and blood lactate concentration
(dotted line) as a function of exercise intensity (% of V O2max). Vertical arrow indicates the second ventilatory threshold.
ductions is commonly observed when participants neared
or reached volitional exhaustion (blood lactate concen-
tration = 9.6 mmol.L-1
) (10). Urhausen et al. (37) also
reported a link between moderately high lactate concentra-
tions of 3–7 mmol.L-1
during a ball machine hitting test and
reduced hitting accuracy. The energy demand and displace-
ment constraint limit also the ability of the player to be at the
right place and time to hit the ball more proficiently (5). At
high glycolytic rates, the concentration of muscle lactate in-
creases to substantial levels, and the associated increase in
hydrogen ion (H+) concentration has often been implicated as
a cause of fatigue (34). Although early research focused on
acidosis as the most likely cause of muscular fatigue, intra-
cellular Pi accumulation cannot be ruled out as an alternative
potential explanation (43). The principle mechanism by which
Pi appears to interfere with muscle function is by inhibiting
Ca2+
release from the sarcoplasmic reticulum. This in turn is
believed to decrease force production by disturbing actin–
myosin cross-bridge interactions. However, experimental
evidence from human muscle fibers clearly speaks against
acidosis as a central factor underlying the impeded contrac-
tility in fatigued muscles (42). Whatever the exact mecha-
nisms, we hypothesized that peripheral disturbances partly
caused deterioration in BV and BA at high intensities. In
support, Ferrauti et al. (16) demonstrated that running veloc-
ity and stroke production (accuracy and velocity) during in-
termittent tennis drills are largely affected by the duration of
recovery time.
Backhand–forehand differences. BV values were
approximately 5% higher for forehands (~120 km.h-1
) than
backhands (~115 km.h-1
). Our range of values compare well with those published elsewhere for international level
players, e.g., 120 ± 2 km.h-1
without differentiating fore-
hands and backhands (39); 120.7 ± 6.3 km.h-1
for a tennis
Relationships between physiological and techni-
cal responses. Recent efforts have been made to develop
field tests for tennis to determine the endurance capacity
(15,18) or technical performance (i.e., stroke precision and
accuracy) (35,38,39) of players with acceptable accuracy
under standardized conditions. However, a limited number
of studies have investigated these two aspects concurrently.
The present study showed the usefulness of TEST in com-
bining physiological measurements with ground stroke per-
formance. Our results indicate that tennis players are able to
control ball placement and ball speed during simulated tennis
play to predetermined areas in the tennis court at increasing V O2max intensities up to 80% of (lactate concentration =
2.1 ± 0.7 mmol.L-1
, HR = 175 ± 1 bpm, HRmax = 89% ± 4%).
Interestingly, Lyons et al. (25) observed during the modified
Loughborough Tennis Skills Test that the overall decline in
accuracy from rest to high intensity (90% of HRmax) was
40% in the expert players and 50% in the nonexpert players.
The overall game intensity in tennis (60%–70% of V O2max,
and 3–6 mmol.L-1
of lactate) is 70%–80% of HRmax
moderate (14). Overall cardiac and ventilatory responses to
match play are reported as relatively stable but may vary
slightly depending on rally intensity, game style of tested
players, and game situation (14). Our results show that
functional tennis skills are impaired only higher than 80% V O2max, of therefore suggesting that impaired technical
performance is likely to occur during isolated periods of higher intensity (succession of intense rallies), where
VT2 intensity (88% of V O2max and 94% of HRmax or higher) is reached.
Of interest is that the correlation between TP and BA (r = 0.91
and r = 0.96, for forehand and backhand strokes, respectively)
is stronger than that with BV (r = 0.51 and r = 0.49) (Fig. 4),
highlighting the prominence of the technical skills in elite
tennis. It means that high technical skills but not neither
power nor speed are necessary to be classified as a ‘‘techni-
cally good’’ player. Baiget et al. (3) also identified a significant
and moderate correlation (r = 0.61, P = 0.001) between the
competitive level and the accuracy. This highlights that to
reach the highest level, players need not only to hit fast strokes
but also need to maintain accuracy as fatigue develops.
Mean blood lactate concentrations in competition often are
low to moderate, e.g., 1.2 ± 0.3 (28) or 3.8 ± 2.0 mmol.L-1
protocol with 6 x 30 s of exercise interspersed with 30 s of
rest; 115.8 ± 5.9 km.h-1
, with 60 s of work (31); and 120.4 ±
6.0 versus 111.5 ± 7.0 km.h-1
for forehand and backhand
strokes during an incremental tennis test (13). In the real world,
a match analysis of a Grand Slam Final (Australian Open
2012) revealed that top players hit more than 1100 ground
strokes at average velocities > 95 km.h-1
(Rafael Nadal:
97 km.h-1
; Novak Djokovic: 107 km.h-1
) (30). Although new
technologies such as Hawkeye inform us about the interaction
between performance and fatigue and, therefore, offer prac-
tical information about how to improve players" preparation in
the future, they remain largely unreported (30).
Medicine & Science in Sports & Exercised 1923 TECHNICAL ALTERATIONS DURING TENNIS TEST
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Practical applications. Here we highlight two practi-
cal implications of our findings. First, using TEST data
technically or physically oriented training sessions can eas-
ily be developed, for example, as we detailed for one elite
player (7). We showed that TP is affected by the arduous-
ness of the activity, which offers the coaches the possibility
to carefully adjust intensity of the practice to target-specific
development objectives within the same session.
When targeting improvement in technical skills, we would recommend to train in low intensities, zone 1 (low
intensity: V O2 at or below VT1) (11), aiming BA ~70% and
BV ~120 km.h-1
. Even if it represents a small playing time
(3% ± 5%) (2), it seems also interesting to improve the ca-
pacity to cope with the higher intensity of the competitive
tennis (zone 3: V O2 at or beyond VT2) because it corre-
sponds to the ‘‘money time’’ of the game. This triphasic
model can also be based on the HR response associated to
reproducible metabolic demarcation points (i.e., lactate or
ventilatory thresholds), thus allowing to examine the phys-
iological strain during various types of exercise. It has con-
sistently been used in continuous sports (11) and in team
sports such as soccer (1). The HR-based model was previ-
ously used in tennis and defines three HR zones (2): zone 1
(low intensity, <70% HRmax), zone 2 (moderate intensity,
70%–85% HRmax), and zone 3 (high intensity, >85% HRmax).
Second, TEST enables to easily assess BA that is a key pre-
dictor for tennis competitions (35), which is also supported by
significant correlations between stroke production and suc-
cess in match play (32,39).
Strengths and limitations—perspectives. The reader
needs to be cognizant that tests criteria (rhythm, direction, and
velocity of the ball feeding) and player movement character-
istics (strokes and running details) are difficult to standardize
across the range of tests available. When evaluating fatigue-
related changes in tennis skill performance, different pro-
tocols, targets (size and court areas), and accuracy scoring
systems or players with different skill levels have been used
across studies. Altogether, this prevents meaningful compari-
sons and definitive conclusions to be drawn about the effect of
fatigue on tennis skill performance. Although all efforts have
been made to make TEST as specific as possible to the game
of tennis, it is also acknowledged that simulated tennis prac-
tice does not completely reflect the actual competition situa-
tion (lack of visual cues, lower uncertainties, and anticipation).
To date, no study in professional tennis singles has specifically
documented energy expenditure during crucial points such
congested intense rallies, the end of a set, or tie break. Hence,
only external markers (e.g., distance covered, number of strokes,
ball placement, and player on-court positioning) have been in-
vestigated to reflect strenuous match intensities (30). Thus, it is
difficult to ascertain that the alteration in accuracy reported in
the present study (incremental test) when energy demand over-
passes 80% of V O2max will also be manifested during an actual tennis match when a similar range of intensities is reached.
It is possible that with ensuing physiological fatigue, the
mentally strong player may alter their stroke intention to
avoid errors rather than attempting to hit winners. An inter-
disciplinary approach exploring cognitive skills and/or per-
sonality variables (i.e., attentional focus, arousal control, and
impulsivity) in addition to physiological and biomechanical
aspects may allow for a more comprehensive analysis of ten-
nis skill performance and a deeper understanding of fatigue
effects on performance in tennis (decision-making process),
notably during crucial moments of a game (i.e., decisive
points and final stages of match play). Furthermore, the study
of subjective correlates of fatigability during exercise has been
limited to perceived exertion, which is not the same construct
as perceived fatigue. Evaluation of breathing difficulty, limb
discomfort, and overall peripheral discomfort is needed during
TEST, notably in relation to velocity/accuracy measurements
to better understand why TP decreased.
The ‘‘consistency’’ of the players" shots to both the right
and left courts required that the ball land anywhere in the
area (outlined in Fig. 1). Consequently, BA was derived
from the number of balls that hit the target for each respec-
tive side. In addition to BV and BA, a key determinant to
overall shot production also includes precision of lateral and
longitudinal ball placement (38,39). As such, there is a need
to measure more precisely single shot placement (distance to
sideline/baseline) and recognition of where those missed
shots were performed (net, wide, and long errors).
Ventilation and locomotion coupling has been observed
and described during incremental exercise protocols. The
locomotion–respiration coupling (LRC) has been identified
to be subordinate to consistent locomotive patterns under
competitive conditions, in some cyclic sports such as cycling,
running, wheelchair propulsion, and rowing (9). We can hy-
pothesize than LRC is disturbed around and above VT2, and
we can speculate that TP is altered by the ventilatory modi-
fications combined with the increase in BF. It remains to
verify whether LRC changes at least partially explain the
decrease in technical indices seen from 80% of V O2max.
The fatigue-related reductions in skeletal muscle power
output are caused by altered efferent command from the
brain (29). Previous article on TEST indicated high RPE
(17.1 ± 1.4) at the end of the exercise (6), and correlation has
been demonstrated between RPE and electroencephalogram
(29). Subjectively perceived exertion is highly associated
with increases in core temperature and frequency changes of
the electroencephalogram obtained over the prefrontal cortex.
Therefore, one cannot rule out an indirect effect of elevation
of core temperature (i.e., hyperthermia) during the TEST.
Although corresponding to a high metabolic demand, the
intensity (80% of V O2max) associated with a sharp decrease in TP during TEST may not be specially associated with any
specific level of force or power decrease. One cannot rule
out that displacements with increasing speeds and degree of
mechanical stress when changing directions also had an
important effect. Even if increasing fatigue may result from
perturbations in activation of upper and lower limb muscles,
this has not been evidenced in the present study and requires
further studies.
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CONCLUSION
TEST offers the possibility to concurrently evaluate changes
in ground stroke production in conjuncture with physiological
parameters with incremental fatigue in a tennis-specific context.
In elite players, technical alterations (i.e., decrease in BV,
accuracy, and technical performance) occurred only at high
intensity (>80% of V O2max) and were of similar magnitudes
for forehand and backhand strokes. Proposed mechanisms for
explaining the long maintenance in technical performance
include compensatory strategies to overcome fatigue and
neuromuscular adaptation to protect organism and/or limit
performance losses. The decreased performance at high intensities
might come from indirect deleterious effects on motor or cere-
bral functions of acidosis, hyperventilation, hyperthermia, or
neuromuscular fatigue (central activation failure and alterations
in excitation–contraction coupling). Most of these mechanisms
remain to be further investigated in a specific setup.
The authors have no conflicts of interest, source of funding, or financial ties to disclose and no current or past relationship with companies or manufacturers who could benefit from the results of the present study.
The results of the study are presented clearly, honestly, and without fabrication, falsification, or inappropriate data manipulation and do not constitute endorsement by the American College of
Sports Medicine.
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9. 26.
10. 27.
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12. 28.
13. 29.
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Medicine & Science in Sports & Exercised 1925 TECHNICAL ALTERATIONS DURING TENNIS TEST
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165
Chapitre 11
Article 6 – Vers un entraînement polarisé en tennis? Intérêt
d’une approche combinant évaluations techniques et
physiologiques lors d’un nouveau test incrémental sur le
terrain
166
Article 6- Towards polarized training in tennis? Usefulness of combining
technical and physiological assessments during a new incremental field
test.
Brechbuhl C., Girard O., Millet G. P., Schmitt L. (2017). ITF Coaching & Sport Science
Review (73):18-21.
167
Cyril Brechbuhl, Olivier Girard, Grégoire Millet and Laurent Schmitt (FRA) ITF Coaching and Sport Science Review 2017; 73 (25): 18-21 ABSTRACT
Although tennis performance analysis underlines the relationship between physical and technical parameters, scientific or
coaching approaches often neglect to develop these two aspects in the same training session. The effectiveness of combining
physical and technical factors is reinforced by new results made available through the optimization of new technologies. Here, we
discuss how the use of radar and ball machine may offer practical information to improve players’ preparation concerning
production of optimal ball velocity, ball accuracy and ball frequency.
Key words: Incremental test, ball accuracy, ball velocity, polarized training Article received: 28 Sep 2017
Corresponding author: [email protected] Article accepted: 15 Nov 2017
INTRODUCTION
For the past 30 years, tennis has evolved from a sport in which
players’ skill proficiency (technique) was the main determinant of
performance into a game where physical attributes likely play a more
predominant role. Nowadays, tennis is characterized by intense
physical demands (Kovacs, 2007; Mendez-Villanueva, Fernandez-
Fernandez, Bishop, Fernandez-Garcia, & Terrados, 2007) coupled
with rapid perceptual-motor processing (Triolet et al., 2013). Tennis is
an explosive sport based on power, strength, and speed, in which
serves faster than 200 km.h-1 are common (Kovacs, 2007).
In addition to producing elevated ball velocity (BV, km.h-1),
maintaining ball accuracy (BA, i.e., number of errors, %) during
intense periods towards a set or match end is also a key component
for winning the faster-paced modern game (Kovacs, 2007).
Although the sport-specific technical skills and tactical choices are
predominant factors, even in the modern game, players require well-
developed physical conditioning in order to execute advanced shots
and maintain stroke efficiency as fatigue develops (Girard, Lattier,
Maffiuletti, Micallef, & Millet, 2008).
Evaluation of aerobic fitness is commonly used to characterize
training effects, evaluate physical fitness, and identify target training
areas (Brechbuhl et al., 2016a). Recently, Baiget et al. highlighted
the usefulness of using the Maximal Aerobic Frequency of ball hitting
as a new training load parameter in tennis (Baiget et al, 2017), while
we introduced analysis of technical alterations with incremental
fatigue during a Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
(Brechbuhl et al., 2017). Considering these two recent articles, we aim
to report how they can lead to the integration of combined technical
and physical prescription for specific on-court training. Moreover it is
possible to assess the implementation of the “polarized training”
approach (Seiler & Kjerland, 2006) in tennis by classifying types of
sessions. Seiler and Kjerland (2006) refer to this training distribution
as a polarized model, where approximately 75% of sessions are
performed below the first ventilatory threshold, with 15% above the
second ventilatory threshold and < 10% performed between the first
and second ventilatory thresholds.
EQUIPMENT AND METHOD
Players
Twenty high-level competitive male tennis players (mean ± SD; age
= 18.0 ± 3.2 year, stature = 182.8 ± 7.3 cm, body mass = 72.7 ± 7.2 kg)
volunteered to participate in the study. They were all members of the
national teams of the French Tennis Federation (International Tennis
Number 1 [elite]). Players were either members of the Association of
Tennis Professionals (ATP) (two in top 100, two in top 200, two in top
500, and nine in top 1000) or of the International Tennis Federation
(ITF) Juniors ranking (Participating in Grand Slams) at the time of the
experiments (2013–2015). Two players have now reached the top 30
ATP.
All players performed the TEST protocol, previously described
(Brechbuhl et al., 2016a; Brechbuhl et al., 2016b; Brechbuhl et al.,
2017). Both the accuracy and the reliability of this new tennis ball
machine appear satisfying enough for field testing and training
purposes (Brechbuhl et al. 2016).
Evaluation of ground stroke performance
During TEST, groundstroke production was assessed by the mean of
two ‘‘primary’’ variables: BV and BA. BV (km.h-1) was measured with a
Solstice 2 radar (Hightof®, Echouboulains, France) positioned 50 cm
behind the baseline. All shots that were hit out, into the net, and to the
wrong spot on the tennis court were excluded. Spots where each
ball landed (i.e., hits–errors) were instantaneously recorded by an
experienced coach on a dedicated recording sheet. BA (%) was
defined as the percentage of correct hits in the defined zones (Baiget et
al., 2014). For each stage, BV and BA data have been averaged and
expressed for forehands (BVf and BAf) and backhands (BVb and
BAb), respectively. Finally, because BV and BA in combination better
reflect the overall tennis performance, a TP index was calculated for
forehands and backhands separately (TPf and TPb) as the product of
these two variables.
Towards polarized training in tennis? Usefulness of
combining technical and physiological
assessments during a new incremental field test
168
Physiological measurements
Expired air was analyzed continuously (breath-by-breath
measurements) for oxygen consumption (VO2) using a portable gas
analyzer (Metamax II CPX system, Cortex®, Leipzig, Germany). Gas
and volume calibration of the measurement device were performed
before each test according to manufacturer’s instructions. HR was
recorded continuously (Suunto Ambit2®, Vantaa, Finland).
Furthermore, 25 µL KL capillary blood samples were collected from
the fingertip and analyzed for blood lactate concentrations (LT-1710;
Arkray®, Kyoto, Japan) at the baseline, during TEST (i.e., during the
30-s recovery periods after every stage until a value of 4 mmol.L-1 was
obtained and thereafter every 2 stages), and 15 s after exhaustion.
RESULTS
The players reached on average stage 10.9 ± 1.5 (~26 ± 1 balls.min- 1).
At exhaustion, maximal oxygen uptake (VO2max), maximal heart rate
(HRmax), and blood lactate concentration values were 61 ± 5 mL.min-
1.kg-1, 195.8 ± 1.4 bpm, and 10.5 ± 1.9 mmol.L-1, respectively. At the
second ventilatory threshold (VT2), VO2 and HR were 53.8 ± 4.5 mL.min-
1.kg-1 (87.7 ± 0.1% VO2max) and 183.7 ± 4.2 bpm (93.8
± 1.6% HRmax), respectively, corresponding to stage 7.3 ± 2.8 (~22
± 3 balls.min-1).
Ground stroke performance
BV, BA, and TP (both backhand and forehand) did not differ between
60% and 80% of VO2max (Fig. 1).
We found significant reductions above this later intensity with BV, BA,
and TP decreasing from 80% to 100% of VO2max (Table 1) for both
strokes.
Figure 1: Changes in (A) ball velocity (BV), (B) ball accuracy (BA) and
(C) tennis performance (TP) as a function of exercise intensity (% of
VO2max) for forehands (white dots) and backhands (black dots).
Vertical arrows indicate the second ventilatory threshold. BVf was
5.2% higher than BVb (121.7 ± 4.9 vs 115. 7 ± 8.6 km.h-1).
Forehand % change Backhand % change
BV 80% 126±13.8 -9.0% * 121±9.9 -13.3 % **
100% 114.7±8.6 104.9±14.9
BA 80% 57.7±10.4 -19.4 %*** 61.9±10.1 -18.4%***
100% 46.5±17.1 50.5±19.7
TP 80% 73.0±16.0 -27.4 %*** 74.1±21.8 -29.1 %***
100% 53.0±14.4 52.5±22.6
Table 1: Differences in relative (%) and absolute values of Ball
Velocity (BV, in km.h-1), Ball Accuracy (BA, expressed as % in zone)
and Tennis Performance (TP), calculated as BA x BV and expressed
as arbitrary units) for both forehands and backhands between 80%
and 100% of VO2max. Values are presented as mean ± SD. * P < 0.05,
** P < 0.01, *** P < 0.001 significantly different from 80% of VO2max.
Correlation
Not surprisingly, there were correlations between the players’
ranking level and BA in both forehand (r = 0.45 to - 0.47, P < 0.05)
and backhands (r = - 0.49, P < 0.05) and with TP (r = - 0.44 to - 0.46, P
< 0.05) for forehand only between 80% and 100% of VO2max.
Associations of TP with BV (r = 0.51 and r = 0.49; both P < 0.001)
and BA (r = 0.91 and r = 0.96; both P < 0.001) for forehands and
backhands were significant. We observed an inverse correlation (r
= - 0.51; P = 0.008) between blood lactate concentration and TP.
Figure 2: Intensity zones of change in tennis performance (TP) (plain
line) and blood lactate concentration (dotted line) as a function of
exercise intensity (% of VO2max). Zone 1 below 70% of VO2max, zone
2 between 75% to 87% of VO2max and zone 3 above 87% of VO2max.
Vertical arrows indicate the second ventilatory threshold.
DISCUSSION
Elite players were able to maintain technical effectiveness until an
intensity of 80% VO2max, which was slightly below VT2 (87%
VO2max, and 94% HRmax). Information obtained during TEST can
be used to illustrate changes in stroke quality of tested players at
different exercise intensities in a context appropriate to the game.
We highlight some practical implications of our findings. First, by
using TEST data we propose that technically- or physically-
oriented training sessions can easily be developed, as previously
detailed for one elite player (Brechbuhl et al., 2016b). Second, of
interest is that the correlation between TP and BA (r = 0.91 and r =
0.96, for forehand and backhand strokes, respectively) is stronger
than that with BV (r = 0.51 and r = 0.49), highlighting the prominence
of the technical skills in elite tennis. It means that high technical
skills but not neither power nor speed are necessary to be classified
as a ‘‘technically good’’ player. Baiget et al. (2014) also identified a
significant and moderate correlation (r = 0.61, P = 0.001) between
the competitive level and the accuracy. This
169
highlights that to reach the highest level, players need not only to
hit fast strokes but also need to maintain accuracy as fatigue
develops. BA has been identified as a key predictor for tennis
competitions (Smekal et al., 2000).We showed that TP is affected
by the arduousness of the activity (Brechbuhl et al., 2017), so that
coaches can carefully adjust training intensity in order to target
specific development objectives within the same session (table 2).
For instance, when targeting improvement in technical skills, we
recommend to train at low intensities, in zone 1 (VO2 at or below
VT1) (Esteve-Lanao et al., 2005), corresponding to BA of ~70% and
BV of ~120 km.h-1 in our cohort of players. Even if it represents a
small playing time (3% ± 5%) (Baiget et al., 2015), time in zone 1
brings physiological benefits and will indirectly lead to improved
capacity to cope with the higher intensity of competitive tennis (zone
3: VO2 at or above VT2) corresponding to the ‘‘money time’’ of the
game.
Zone 1
Stage 16-22
balls.min-1
70% VO2max.
BA ~70%
BV ~ 120 km.h-1
< 80% HRmax.
[la-] < 2 mmol.L-1
Zone 2
Stage 22-24
balls.min-1
Between 75%-
87% VO2max.
BA < 60% ;
BV < 120 km.h-1 80%-90% HRmax. 2 mmol.L-1 < [la-] < 4
mmol.L-1
Zone 3
Stage 25-29 balls.min-1
VO2 87% VO2max.
BA < 60% BV
< 120 km.h-1
> 90%HRmax [la-]
> 4 mmol.L-1
Technical
Balance, energy
transfer, skill of
the hand, short
footwork
bvgBig footwork,
balance, energy
transfer,
coordination
between upper and
lower body
Velocity of footwork,
balance, coordination
between upper and
lower body, braking
and restarting of the
course
Physical
Vascularisation
of muscles,
number and size
of mitochondria,
amount
of aerobic
enzymes and
beta-oxydation
enzymes
(Laursen, 2010)
Use of shuttle
systems of
transport of
hydrogen ions
(Nicotinamide
Adenine
dinucleotide)
(White & Schenk,
2012),
carbohydrate and
fat use (Holloszy,
Kohrt, & Hansen,
1998))
Maximal Aerobic
Frequency of ball
hitting,
cardiopulmonary
capacity, transport
of oxygen, glycolytic
enzymes
(Phosphofructokinase
and Lactate
deshydrogenase),
muscle buffering
capacity, muscle
glycogen stores
(Laursen & Jenkins,
2002)
Table 2. Sample for specific on-court training protocols for optimizing
aerobic fitness and technical effectiveness in elite tennis players.
Maximal oxygen uptake (VO2max.), ball accuracy (BA), ball velocity
(BV), maximal heart rate (HRmax),
As shown in Figure 1, we can also estimate VT2 from the decline of
the technical parameters, and more particularly the decrease in BA.
Our proposed model with 3 intensity zones for training the tennis
player can also be based on the HR response associated to
reproducible metabolic demarcation points (i.e., lactate or
ventilatory thresholds), thus allowing to examine the
physiological strain during various types of exercise. It has
consistently been used in endurance (Esteve-Lanao et al., 2005)
and team sports (Akubat et al., 2012). The HR-based model was
previously used in tennis and defines three HR zones (Baiget et al.,
2015), while we suggest here the following distribution: zone 1
(low intensity, 80% HRmax), zone 2 (moderate intensity, 80% to
90% HRmax), and zone 3 (high intensity, 90% HRmax). Second,
TEST enables us to easily assess BA, which is a key predictor of
tennis performance (Smekal et al., 2000), also supported by
significant correlations between stroke production and success in
match play (Vergauwen et al., 1998).
CONCLUSION
A model (3 intensities) is proposed starting from the realization of
an incremental test in which physiological and technical data are
measured simultaneously, and then their kinetics of change are
compared.
Through TEST and its applications, our aim was to suggest a global
approach designed to avoid redundant physiological demands.
Without underestimating the diversity of practices, the
combination of physical and technical contents may contribute to
more efficient planning and better management of fatigue. Since
the present data only concerns elite male players, further
investigation on female players is required.
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RECOMMENDED ITF TENNIS ICOACH CONTENT (CLICK BELOW)
171
Chapitre 12
Article 7- Effets d’un microcycle de répétition de
sprints en hypoxie chez un jeune joueur
professionnel.
172
Article 7- Shock microcycle of Repeated-sprint training in hypoxia and
tennis performance: a case study in a rookie professional player.
Brechbuhl C, Schmitt C, Millet G, Brocherie F. International Journal of Sports Science &
Coaching.
173
Abstract
The aim of this case study was to investigate the effects of a shock microcycle of repeated-
sprint training in hypoxia (RSH) on physical fitness and tennis performance. One rookie
professional tennis player performed repeated-sprint ability (RSA) and Yo-Yo Intermittent
Recovery level 2 (YYIR2) tests before and after (+3 days and +21 days) 6 sessions of RSH (4
sets of 5 × ~6s repeated-shuttle sprint interspersed by ~24 s of passive recovery) practiced
during a 14-day “in-season” period. Tennis performance was subjectively measured from match
results and Association of Tennis Professionals (ATP) points obtained during four professional
tournaments played before and after intervention. While no changes were found at +3 days post-
RSH, improvements in physical fitness [single sprint time (-4.5%), RSA total time (-3.1%) and
sprint decrement (-16.7%), as well as YYIR2 total distance covered (+ 21.4%)] were observable
at +21 days post-RSH. Tennis performance obtained during the tournaments was better after
intervention. From pre to post-RSH, the decreases in opponents’ ATP ranking during matches
won (1109 ± 334 points vs. 818 ± 212 points) and lost (499 ± 68 points vs. 256 ± 58 points)
revealed a stronger opposition. Consequently, a three-fold increase (from 4 to 12 ATP points
gained from pre to post-RSH) in participant’s ATP ranking was recorded. In summary, a 14-
day “in-season” shock microcycle including 6 sessions of repeated-sprint training in hypoxia
revealed interesting effects in specific fitness and tennis performance in a rookie professional
tennis player.
Keywords: Tennis, altitude, physical fitness, repeated-sprint ability, competition period, block
periodization.
174
Introduction
Tennis professional tour is characterized by a massive part of season dedicated to the
competitions, i.e., tournaments’ participations. With this calendar, optimizing the training time
appears particularly determinant with a permanent search for the most specific and effective
training methods (1). In order to overcome the limited time schedule, recent publications on
intermittent sports such as football (2) or tennis (3) have shown that the use of shock
microcycles leads to sport-specific performance improvements.
In this view, repeated-sprint training in hypoxia (RSH) has been proposed as a promising
strategy in intermittent sports to improve sport-specific performance (4, 5). For instance,
Gatterer et al. (6) reported that repeated shuttle-run sprint training is feasible in a normobaric
hypoxic chamber of limited size (5 m width) and highlighted that a 12-days shock microcycle
performed in hypoxia (~3300 m) provided a putative benefit on selected repeated-sprint
outcomes (i.e., mean time) compared with similar training in normoxia. This was further
accompanied by similar gains in specific aerobic fitness [i.e., Yo-Yo intermittent recovery test
level 2 (YYIR2)] after both training modalities, suggesting that RSH did not blunted aerobic
adaptations (6). Although one cannot rule out a placebo effect leading to a higher motivation
and/or higher training intensity than usually, suggested RSH-related mechanisms were
increased muscular perfusion, changed pH regulation and enhanced glycolytic activity for
repeated-sprint outcomes (4), increased tissue oxygen extraction (7), citrate synthase activity
and myoglobin content for YYIR2 (4). Moreover, RSH has been consistently shown as
beneficial in different team sports [e.g., rugby (8), field-hockey (9)] and leads to an increase in
best and mean repeated-sprint performance [for details, see (10)]. However, to date, no study
has yet investigated the effect of RSH on tennis performance.
Regarding the fitness determinants of professional tennis (11), one may assume that RSH might
rapidly induce beneficial adaptations and performance improvement. Therefore, the aim of this
175
case study was to investigate the effects of RSH intervention (6 sessions) over a 14-day “in-
season” period on specific fitness and tennis performance in a rookie professional tennis player.
Case report
Participant
An 18-year-old rookie professional tennis player (classified in the top-10 of the combined
Junior ranking of the International Tennis Federation during the season preceding the present
study; body weight 67.0 kg; stature 179 cm; BMI 20.9 kg.m-2) voluntarily agreed to participate.
At the time of the investigation, he had been training competitively for the past 8 years, and
regularly participated in 8-12 training sessions per week (total training hours per week of 12-
25 h) in a program that varies with the schedule of upcoming competition. The participant was
informed of the experimental risks and gave his written voluntary informed consent for the tests
and for the public reporting of his results. The study conformed to the Declaration of Helsinki,
and was approved by the institutional review board.
Figure 1. Overview of the 14-day “in-season” intervention and description of a typical session
of repeated-sprint training in hypoxia (RSH).
176
Time line
All tests (see below) were performed prior to onset of RSH training (pre), after 14 days of
intervention (+3 days) and following 2 weeks of tournaments participation (+21 days).
Experimental intervention is described in Figure 1. Compared to pre- and post-RSH
intervention (18.5 ± 4.0 h and 17.0 ± 1.0 h, respectively), the participant was submitted to on
overall training volume of 24 ± 2.0 h during the shock microcycle. Tennis-specific fitness level
was assessed using testing battery which was used routinely during participant follow-up.
Further, in order to compare the impact on tennis performance, match results from four
professional (i.e., ITF Futures) tournaments played before and after intervention were collected.
Tennis-specific fitness tests
Single straight-line 20 m sprint, repeated-sprint ability (RSA) (8 × 20 m – 20 s recovery) and
YYIR2 performances were tested as described elsewhere (9). RSA was assessed using three
scores: the best sprint time (RSAbest), the total sprint time (i.e., sum of the eight sprints;
RSATT) and the sprint decrement score (12): Sdec (%) = [(RSATT / (RSAbest × 8) – 1] × 100.
During the YYIR2 test, the test ended when the participant had failed to reach the finishing line
in time for the second time and the total distance was then recorded.
Tennis performance
To evaluate the tennis performance during professional (i.e., ITF Futures) tournaments, we
considered the opponent’s level [i.e.,Association of Tennis Professionals (ATP) ranking] and
the number of ATP points gained by the participant before and after RSH intervention. These
two criteria are based on the ATP world tour ranking which is the conventional method of
assessing the performance of professional tennis players. Briefly, points score is given to a
player regarding the round reached during tournaments.
177
Repeated-sprint training in hypoxia
During the 14-day “in-season” intervention period, the participant included 6 RSH sessions in
his usual training routine (Figure 1). Briefly, each RSH session lasted ~1 h, including a 20-min
warm-up, repeated-sprint training routine, and a 10-min cooling-down period. Specifically,
RSH sessions consisted of 4 sets of 5 × ~6s repeated-shuttle sprint interspersed by ~24 s of
passive recovery and were completed on an indoor synthetic tennis surface inside a 120 m²
normobaric hypoxic training room (b-Cat, Netherlands) where ambient air was mixed with
nitrogen (from pressurized tanks) to reduce FiO2 to ~14.5% in order to simulate an altitude of
3000 m. Temperature and humidity were maintained at ~21°C and ~55% relative humidity.
Participant was constantly reminded to exert “all-out” effort in trying to reach peak acceleration
and to maintain the highest possible running speed for every sprint bout. Heart rate (HR; Polar
Electro Oy, Kempele, Finland), arterial oxyhemoglobin (SpO2; GO2TM Achieve 9570-A,
Nonin, Plymouth, MN, USA) and blood lactate concentration ([la]; Lactate Pro Analyser,
Arkray Inc, Kyoto, Japan) were measured after each set (data not presented) and at the end of
each RSH session. Ratings of perceived exertion (RPE; 6-20 and 0-10 Borg scales), overall
perceived discomfort, perceived lower-limb discomfort, and perceived difficulty breathing
(modified Borg CR10 scales) were collected at the end of each RSH sessions (13). RSH training
loads were calculated as total session duration × session RPE (14).
Data analysis
Absolute and relative (percentage differences between pre, +3 days and +21 days post-RSH)
values are presented by descriptive statistics. Probabilities were also calculated to establish
whether the true difference was lower than, similar to, or higher than the smallest worthwhile
difference or change (SWC, 0.2 × overall pooled SD per dependent variable). A qualitative
178
effect descriptor was assigned according to the likelihood of the change exceeding the SWC:
50-74% “possible”, 75-94% “likely”, 95-99% “very likely”, >99% “almost certainly” (15).
Effects where the 90% confidence interval overlapped simultaneously the substantially positive
and negative thresholds were deemed “unclear”.
Table 1. Physical fitness results before (pre) and after (+3 days and +21 days) 14 days “in-
season” of repeated-sprint training in hypoxia (RSH) intervention.
Pre +3 days +21 days
Single sprint time (s) 3.12 3.13 2.98
% of change from pre
% chances to be
greater/similar/smaller
than the SWC
+0.3%
39/39/22
unclear
difference
-4.5%
2/1/97
very likely
smaller
RSAbest (s) 3.10 3.13 3.02
% of change from pre
% chances to be
greater/similar/smaller
than the SWC
+1.0%
78/12/10
unclear
difference
-2.6%
3/1/96
very likely
smaller
RSATT (s) 25.65 25.79 24.85
% of change from pre
% chances to be
greater/similar/smaller
than the SWC
+0.6%
89/11/0
trivial
difference
-3.1%
0/0/100
almost certainly
smaller
Sdec (%) 3.43 3.00 2.86
% of change from pre
% chances to be
greater/similar/smaller
than the SWC
-12.6%
2/2/96
very likely
smaller
-16.7%
1/1/98
very likely
smaller
YYIR2 distance (m) 560 440 680
% of change from pre
% chances to be
greater/similar/smaller
than the SWC
-21.4%
0/0/100
almost certainly
smaller
+21.4%
100/0/0
almost certainly
higher
Results
Physiological responses at the end of RSH sessions corresponded to an averaged HR, SpO2 and
[La] of 168 ± 6 bpm; 87.8 ± 1.0 %; 9.9 ± 1.9 mmol.L-1, respectively. Session RPEs were 15.6
± 1.1/7.0 ± 0.8 au, corresponding to training load of 935 ± 68/418 ± 50 au. Overall perceived
discomfort (6.8 ± 0.8 au), perceived lower-limb discomfort (7.3 ± 0.8 au) and difficulty
breathing (7.0 ± 0.9 au) indicated “very severe” scores.
179
All specific fitness and tennis performance results are summarized in Table 1 and Figure 2.
While no positive changes were found at +3 days post-RSH, improvements in physical fitness
[single sprint time (-4.5%, very likely), RSA total time (-3.1%, almost certainly) and sprint
decrement (-16.7%, very likely), as well as total distance covered during YYIR2 (+ 21.4%,
almost certainly)] were observable at +21 days post-RSH. Tennis performance achieved during
the tournaments was improved after intervention. From pre to post-RSH, the decreases in
opponents’ ATP ranking during matches won (1109 ± 334 points vs. 818 ± 212 points; 0/0/100,
almost certainly) and lost (499 ± 68 points vs. 256 ± 58 points; 0/0/100, almost certainly)
revealed a stronger opposition. Consequently, a three-fold increase (from 4 to 12 ATP points
gained from pre to post-RSH) in participant’s ATP ranking was recorded.
Figure 2. Comparison of opponent’s ATP rankings (A) and participant’s ATP points gained (B)
before (pre) and after (+21 days) 14 days “in-season” of repeated-sprint training in hypoxia
(RSH) intervention.
Discussion
The main finding of this case study is that a 14-day “in-season” shock microcycle including 6
sessions of RSH revealed interesting effects in specific fitness and tennis performance in a
rookie professional tennis player. Notably, gains in sport-specific fitness were observed 21 days
after cessation of additional RSH, whereas no change was noted 3 days after intervention. This
180
may have accompanied the greater tennis performance recorded during the professional
tournaments played after intervention (i.e., between +3 days and +21 days post-RSH).
Although training overreaching/overtraining’s risk may exist, periodization of intensive
sessions is required to generate physiological adaptations and sport-specific performance
enhancement (16, 17). Here, the underperformance observed at +3 days suggests a temporary
state of fatigue which was compensated after sufficient recovery period (i.e., performance
improvement at +21 days). These delayed benefits are in line with the specific timing
recommendations for the “classical” hypoxic training methods (e.g., living high-training high
or living high-training low) with a positive window after 2–3 weeks of sea level training, after
return from altitude training before a prime competition (18). Therefore, this recently developed
(7) RSH method seems suitable and effective to improve tennis-specific performance as
previously demonstrated in various team-sports [rugby (8), football (6), field-hockey (9)].
While it appears in line with the findings of Gatterer et al. (6) using similar shock microcycle
and exercise mode (i.e., 12-day repeated shuttle-sprint training in hypoxia), as well as with a
recent meta-analysis on the effects of RSH (vs. similar normoxic training) on normoxic sport-
specific performance (10), it seems that the shuttle-sprinting mode used for RSH may play a
different role than straight-line sprinting mode on transient fatigue development. Based on our
data, we assume that the inclusion of change of direction with successive
deceleration/acceleration phases during repeated sprints is likely to increase the mechanical
(i.e., stride patterns and/or leg stiffness) and peripheral [i.e., active bi-articular leg and core
muscles] demands resulting in greater metabolic load (e.g., lactate accumulation) (19). Overall,
this may slightly have altered RSH tolerance (13) without compromising long-term
physiological adaptations (i.e., upregulation of the glycolytic activity, higher ability to
resynthesize phosphocreatine and higher oxygen utilization) and physical fitness enhancement
(4, 9).
181
Despite our limited understanding of the dose-response relationships between the training load
and training-induced changes in physical fitness and tennis performance, the additional effects
of RSH on official tennis performance highlights its potential effectiveness to improve tennis
fatigue resistance (20). The use of repeated shuttle sprints likely mimicking on-court
movements could have led to positive changes in match performance, with a possible transfer
of fitness gains [i.e., RSA-related outcomes, agility and power (not measured here) and aerobic
capacity] on technical skill (i.e., advanced shots and stroke efficiency maintenance). Without
undermining the importance of fitness attributes, tennis performance is multifactorial and
integrates an array of complex physical, physiological, cognitive and psychological processes
(21). As such, further tennis-related RSH research is encouraged to employ robust performance
measures and a multi-dimensional approach to tennis performance. The inclusion of on-court
tennis specific test (22) and perceptual-cognitive skills (e.g., anticipatory and decision-making
capacities) deserve future examination.
From a practical point of view, this case report can be used as a handy script for tennis players
preparing for competition. Detailed and periodized repeated-sprint training in hypoxia (RSH)
microcycle for 14-day “in-season” period is provided and can be used by staff involved in
highly-trained athletes. By focusing on RSH as described with combination of both
conditioning and tennis training, an increase in performance can be expected. In addition,
relevant tests and related reference values are provided for individual adjustments to be done
according to the needs and capacity analysis.
Conclusion
In summary, a 14-day “in-season” shock microcycle including 6 sessions of repeated-sprint
training in hypoxia revealed interesting effects in physical fitness and tennis performance in a
rookie professional tennis player. However, gains in physical fitness were observed 21 days
182
after cessation of the last session, while remaining unaltered or even negatively affected shortly
(3 days) post-intervention. The long-term effect on specific fitness suggests a greater fatigue
resistance which may have resulted in greater tennis performance after intervention. Future
investigations on special focused hypoxic training block periodization in intermittent sports are
warranted.
Acknowledgements
The authors would like to sincerely thank the player for participating in this case study and
consenting to its publication.
Declaration of Conflicting Interests
No potential conflict of interest was reported by the authors.
Funding
The authors have no sources of funding to disclose.
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Conflict of interest
The authors report no conflicting interests.
Acknowledgments
The authors would like to express their gratitude to the participant, who voluntary agreed to
contribute.
186
Chapitre 13
Article 8- Effets de sprints répétés en hypoxie chez
des joueurs de tennis bien entraînés
187
Article 8- Effects of Repeated Sprint in Hypoxia on tennis-specific
performance in well-trained players.
Brechbuhl C, Brocherie F, Millet G, Schmitt C. En revision, Sports Medicine International
Open.
188
Abstract
This study examined the physiological, physical and technical responses to repeated-sprint
training in normobaric hypoxia [RSH, inspired fraction of oxygen (FiO2) 14.5%] vs. normoxia
(RSN, FiO2 20.9%). Within 12 days, eighteen well-trained tennis players (RSH, n = 9 vs. RSN,
n = 9) completed five specific repeated-sprint sessions which consisted of four sets of 5
maximal shuttle-run sprints. Testing sessions included repeated-sprint ability and Test to
Exhaustion Specific to Tennis (TEST). TEST’s maximal duration to exhaustion and time to the
second ventilatory threshold improvements were higher in RSH (+14.6 ± 3.7%, p < 0.001;
+23.6 ± 11.3%, p < 0.001, respectively) than in RSN (+7.9 ± 5.1%, p = 0.002; +10.9 ± 8.3%, p
= 0.004). Significant interaction (p = 0.003, ES = 0.59) was found for ball accuracy with greater
improvement in RSH (+13.8 ± 12.7%, p = 0.013) vs. RSN (-4.6 ± 9.1%, p = 0.15)]. A correlation
(r = 0.59, p < 0.001) was observed between change in ball accuracy and TEST’s time to
exhaustion. Greater improvement in some tennis-specific physical and technical parameters
was observed after only 5 sessions of RSH vs. RSN in tennis players.
Keywords: Sport-Specific fitness; Hypoxia; Repeated-sprint ability; VO2max; Ball accuracy;
Tennis Performance.
189
Introduction
In tennis, players must possess well-developed technical and tactical skills and high fitness in
order to cope with the physical demands of the game in competition [19,29]. It has been
suggested that competitive tennis players need a mixture of fitness qualities such as speed,
agility, repeated-sprint ability (RSA), and power, combined with well-developed aerobic fitness
to achieve high levels of performance [15]. Tennis competition has average points lasting less
than 10 s, with rest periods of approximately 20 s between points and 90 s after every second
game [28],. Thus, the training of competitive tennis players should focus on improving their
ability to repeatedly perform high-intensity efforts and to recover rapidly between them [35].
For these reasons, physical exercise aiming to enhance both aerobic and anaerobic performance
should be part of any tennis training program. Because training time optimization is paramount
due to intensive competition calendars, providing an ideal conditioning design is a significant
challenge.
Improvement in fitness such as sprinting speed is generally thought to be training specific, with
specially designed speed programs shown to improve neuromuscular qualities [9,41], whereas
repeated-sprint training programs have shown higher impact on single and repeated shuttle
sprint performance [8,16]. Different studies have explored the effects of repeated-sprint training
in hypoxia (RSH) on high-intensity intermittent sport performance [6,18,22] and its putative
benefits compared with similar training in normoxia (RSN) [13]. But none specifically
investigated tennis-related performance. RSH appears as a promising training strategy in
racquet sports to improve match-related performance [12]. With RSH, enhanced blood
perfusion levels due to the compensatory vasodilation in response to the decreased oxygen
content and improved behavior of fast-twitch fibers are expected compared with RSN
[10,13,14]. Furthermore, exercise prescription theory dictates that exercise training prescription
should be as specific as possible to facilitate appropriate physiological adaptations [37].
190
Therefore, repeated-sprint training protocols should be based on work-to-rest ratio’s of actual
repeat sprint ability while playing the sport (adding hypoxia to this training serves to induce a
larger metabolic stimulus resulting in greater adaptation). The ability to repeat sprints [i.e.
repeated-sprint ability (RSA)] describes the aptitude of an athlete to recover and maintain
maximal effort during subsequent sprints. Although debated [39], this attribute is considered
important to various intermittent activities (e.g. rugby, soccer, Australian football, ice/field
hockey, tennis) [2].
RSH to improve endurance performance has also resulted in conflicting results. Galvin et al.
[17] found significantly improved endurance performance while Hamlin et al. [23] didn’t by
using the same test (Yo-Yo intermittent recovery test level 1) after repeat-sprint training in
rugby players. More recently, Jones B. et al. [25] reported significantly faster final running
velocities in female field hockey players during a 30–15 intermittent field test after RSH
compared to control conditions, whereas others have found little effect on 20m shuttle run
performance post hypoxic repeat-sprint training in Australian football athletes [21]. The effect
of a repeat-sprint training on subsequent specific test to exhaustion has not been researched in
tennis to date.
Using a double-blind controlled design, this study aimed to investigate the effects of a tennis
specific RSH vs. RSN in well-trained players. Based on the effect of RSH studies [13,17,18],
we hypothesized that RSH would provide greater gains on repeated-sprint ability (RSA)-related
parameters than RSN. We also assumed that RSH would induce a better resistance to fatigue in
tennis-specific intermittent tasks, observable mainly near exhaustion.
Methods
Participants
191
Competitive tennis players (16 males and 4 females) volunteered to participate in the study.
They were all well-trained [i.e., international tennis number (ITN): 1 (elite) to 2 (advanced
player)]. The study was approved by the local ethical committees (French National Conference
of Research Ethics Committees; Dijon) that was performed in accordance with the ethical
standards reported [24] and conformed to the recommendations of the Declaration of Helsinki.
Participants gave their written informed consent after having been fully informed about the
experimental procedure. Exclusion criteria were any history of altitude-related sickness or
health risks that would have compromised the participant’s safety during the experiment.
Experimental design
Group assignments were blinded both to the participants and all investigators (except the main
one). Participants were told that they were all training in normobaric hypoxia but had no
accurate information about the simulated altitude levels set in the hypoxic room. According to
their competitive tennis level (known from their national ranking), they were matched into pairs
and then randomly assigned into the following training groups: RSH (n = 10; 8 males and 2
females; age 24.8 ± 5.1 years; weight 68.4 ± 11.2 kg; height 1.79 ± 0.07 m) or RSN (n = 10; 8
males and 2 females; age 22.8 ± 4.1 years; weight 77.5 ± 10.7 kg; height 1.85 ± 0.07 m). During
the study, 2 female participants (1 from each group) were withdrawn due to injury. To determine
the efficacy of the blinding process, participants were requested to indicate on a Likert scale
(100 m marks from 0 to 4000 m) the expected altitude level after each training session.
Experimental protocol included one testing session performed in normoxia before (Pre-) and
after (Post-) a 12-day RSH/RSN training period (2 and 3 sessions per week, respectively). The
time of day for testing was controlled and matched both within and between groups.
192
Specific training sessions
All specific training sessions were performed in an air-conditioned (21°C, ~55% relative
humidity) normobaric hypoxic room (size 15.04 m × 8.54 m; b-Cat®, Tiel, Netherlands) (Fig.
1). For RSH, the inspired fraction of oxygen (FiO2) was set at 14.5%, equivalent to ~3000 m,
shown to not reduce peak power output during repeated-sprint efforts [22]. For careful blinding
purpose, the hypoxic system was also switched on during RSN sessions (FiO2 20.9% equivalent
to ~200 m) in order to create similar background noise.
Figure 1: Hypoxic room fitted for repeated shuttle-run maximal sprint training (A) and
description of a typical training session (B).
193
Specific aerobic capacity
Participants’ physical performance was assessed using a testing battery performed in normoxia
in a well-ventilated room at a constant temperature of ~21°C and ~55% relative humidity. Pre
and Post-testing sessions were completed in the exact same sequence: (i) 20 min of standardized
warm-up including athletic and acceleration drills; (ii), RSA test; and (iii) after 40 min of rest,
an incremental field test up to exhaustion [i.e., the so-called ‘test to exhaustion specific to
tennis’ (TEST)] [3]. Participants were asked to arrive at the testing sessions in a rested and
hydrated state (at least 3 h after a meal and having avoided strenuous training in the preceding
24 h).
TEST [3,4] was selected to assess participants’ high-intensity intermittent performance. Briefly,
TEST consisted of hitting balls thrown by a ‘Hightof’ ball machine (Echouboulains, France) at
constant velocity [5], alternating forehand and backhand strokes. TEST has been previously
reported to be relevant for tennis field testing and training purposes [3]. The TEST started with
a 2-min ‘habituation’/warming-up phase where a ball frequency (BF) of 16 shots.min-1 with
balls thrown to the central area of the court (minimal lateral displacement) was adopted. After
1 min of passive rest (quiet standing), the first TEST stage began with a BF of 10 shots.min-1,
thereafter increased by +2 shots.min-1 every min until the stage corresponding to a BF of 22
shots.min-1. Thereafter, increment in BF was set at +1 shots.min-1 until exhaustion [3]. After
each 1-min stage, a 30-s passive recovery break (quiet standing) was implemented.
Participants had to hit balls cross-court in a prescribed pattern. Slice strokes were not allowed
because of their potential influence on ball positioning and therefore on TEST performance and
associated physiological responses. They were asked to perform TEST as closely as what they
would do during official competitions. While they can visualize the areas in which they were
aiming to play, they were told to “hit the ball with the best possible speed/accuracy ratio”.
Further, stroke involvement was motivated by ‘live’ (immediate) feedback. Based on previous
194
results reporting range of ball velocities (BV) between 86 and 120 km.h-1 (sub-maximum to
maximum strokes), BV < 80 km.h-1 was chosen as the criteria for unsuccessful BV and ball
accuracy (BA) [i.e., 50% of balls landing outside the target zone, in accordance with the results
obtained with elite players [4] at the end of each stage completed.
TEST ended with participants’ voluntary exhaustion or was stopped by the investigators if: (i)
participants felt exhausted or failed to reach and hit the ball twice in a row or (ii) they were no
longer able to perform strokes with an acceptable execution technique and a demise in BV/BA,
as determined by one experienced tennis national coach. Specifically, subjects were given a
warning the first time they disrespected the rules, and were stopped on the second warning.
TEST’s performance was measured as total time to exhaustion (TTE).
Evaluation of groundstroke performance
During TEST, groundstroke production was assessed via two main variables: BV and BA. BV
(km.h-1) was measured with the Playsight® system (Kokhav Ya’ir, Israël). Playsight® which
was approved by the International Tennis Federation (ITF) as a tennis player analysis
technology for all ITF-sanctioned tournaments. For instance, correlations were reported
between competitive level and BA (r = 0.61) [1] or stroke ratings (i.e., a surrogate of BA) (r =
0.94) [40] . BV and BA data were averaged for each TEST stage. Finally, because BV and BA
better reflect the overall stroke precision in tennis when combined, the tennis performance (TP
index) [4] was calculated as the product of these two variables. To determine the mean of each
parameter measured over the entire TEST, calculation was based on the values obtained for
each TEST stage.
Physiological measurements
During TEST, expired air was analyzed (breath-by-breath measurements) for oxygen
consumption (VO2) using a portable gas analyzer (Metamax II CPX system, Cortex®, Leipzig,
195
Germany). HR was checked continuously and [La] was measured at baseline, during the 30-s
recovery periods after every stage until a value of 4 mmol.L-1 was obtained and thereafter every
2 stages, and 15 s after TEST exhaustion to assess maximal blood lactate concentration
([La]max). The detection of the second ventilatory threshold (VT2) was done by analyzing the
breakpoints of the ventilatory O2 and CO2 equivalents [38].
Repeated-sprint ability
The RSA test consisted of ten 20-m sprints departing every 20 s performed in a back and forth
format. Participants had to complete the distance in a straight line as fast as possible. Sprint
times were measured to the nearest 0.01 s using photocells connected to an electronic timer
(Witty, Microgate, Bolzano, Italy). During the first sprint, they were required to achieve at least
95% of their criterion score (i.e., defined as the best of three single 20-m sprints interspersed
with 2 min of recovery) as a check of any pacing strategy. All of the athletes satisfied this
criterion score. Three scores were calculated during the RSA test: best sprint time (RSAbest),
cumulated sprint time (RSATT) and percentage of sprint decrement calculated as follows (Sdec)
[20] : [(RSATT) / (RSAbest × 10) – 1] × 100 [20]. Heart rate (HR) was recorded continuously
(Suunto Ambit2®, Vantaa, Finland) and 25 µl capillary blood samples were taken from fingertip
and analyzed for lactate concentration ([La]) (LT-1710, Arkray®, Japan) 3 min after the end of
the RSA test.
Statistical analysis
Data is presented as mean or changes (%) with standard deviation (± SD) unless otherwise
stated. One-way ANOVA was used to compare the absolute values between Pre- and Post-
training whereas relative changes between groups were assessed through a student t-test. Two-
way ANOVA with repeated measures [Time (Pre- vs. Post-) × Condition (RSH vs. RSN)] was
196
used to compare data. Pairwise differences were identified using the Tukey post hoc analysis
procedure adjusted for multiple comparisons. ANOVA assumptions were verified before all
statistical analyses. For each ANOVA, effect size (ES) was calculated (Cohen’s d) with the
following criteria: an ES of <0.2 is classified as a trivial, 0.2 to 0.4 as a small, 0.5 to 0.7 as a
moderate and >0.8 as a large effect. Pearson’s product moment correlation analysis was
employed to determine the relationships between technical parameters and TTE relative
changes. The following criteria was adopted to interpret the magnitude of r: <0.1, trivial; 0.1-
0.3, small; 0.3-0.5, moderate; 0.5-0.7, large; 0.7-0.9, very large; and 0.9-1.0, almost perfect.
The null hypothesis was rejected at P < 0.05. Statistical analysis was performed using Sigmaplot
3.5 software (Systat Software, San Jose, CA).
197
Results
Efficacy of the blinding procedure
Participants were not able to identify the group they were assigned to [i.e., they indicated similar
simulated altitude: 2663 ± 451 m (range, 1900-3000 m) and 2422 ± 745 m (range, 1000-3500
m) for RSH and RSN, respectively].
Aerobic capacity
The physiological responses to the on-court endurance test are summarized in Table 1. TTE
and time to VT2 increased from Pre- to Post-training for RSH (+15 ± 4%, p < 0.001 and +24 ±
11%, p < 0.001, respectively) and RSN (+8 ± 5%, p = 0.002 and +11 ± 8%, p = 0.004).
Significant interactions between time and condition were found for TTE (p = 0.007, ES = 0.108)
and time to VT2 (p = 0.02, ES = 0.34) (Table 1).
No significant interactions were found for the rest of outcome variables analyzed.
Technical parameters
In reference to Pre-, BV did not significantly improve (+0.2 ± 4.6%, p = 0.99 for RSH, and +2.3
± 2.4%, p = 0.2 for RSN, respectively) throughout the whole test (Fig. 2B) and at 100% VO2max
(-4.6 ± 9.5%, p = 0.165 vs. -0.6 ± 5.5%, p = 0.649).
Significant interactions were found for BA (p = 0.003, ES = 0.59) and TP (p = 0.02, ES = 0.38)
(Fig. 2A, Fig. 2C) in RSH. While no changes were observed in RSN (-4.6 ± 9.1%, p = 0.15 and
-2.1 ± 10.5%, p = 0.44 for BA and TP, respectively), BA and TP significantly increased from
Pre- to Post- in RSH (+13.8 ± 12.7%, p = 0.013 and +13.8 ± 14.4%, p = 0.03). Similarly, BAmax
and TPmax at 100% VO2max were further increased in RSH (+33.6 ± 37.3%, p = 0.01 and +28.0
± 41.8%, p = 0.04) vs. RSN (+5.1 ± 23.8%, p = 0.59 and +3.7 ± 22.4%, p = 0.70).
198
Significant small to moderate correlations were found between TP and TTE (r = 0.48, p = 0.04)
(Fig. 3A), and between changes in BA throughout the whole test and TTE (r = 0.59, p = 0.01)
(Fig. 3B).
Sprint-performance parameters
RSABest and RSATT were significantly different between groups (condition effect). Pre- and
Post-test performance results are summarized in Table 2. Concerning the effect of training,
evolution in RSA performance remained unchanged after intervention in both RSH and RSN
(interaction in Table 2).
Figure 2: Comparison within and
between type of intervention (RSH
vs. RSN) and changes in ball
velocity (BV) (A), ball accuracy
(BA) (B) and tennis performance
index (TP) (C). * P < 0.05,
significantly different from Pre-. **
P < 0.01, significantly different
from Pre-. *** P < 0.001,
significantly different from Pre-. # P
< 0.05, significant time × condition
interaction. ## P < 0.01, significant
time × condition interaction.
199
Discussion
To the best of our knowledge, this is the first study involving well-trained to elite tennis players
in hypoxic training. In partial agreement with our initial hypothesis, the main finding of this
study is that a 12-day RSH period induced larger benefits in tennis-specific
physical/physiological and technical parameters than RSN. Collectively, these findings indicate
that RSH is an effective intervention to develop tennis-specific capabilities in well-trained
tennis players.
Physiological measurements
In the present study, we found that RSH delayed fatigue during TEST and increased TTE with
a two-fold higher improvement compared with RSN. This finding is comparable to someb
previous RSH studies [13,14]. For instance, Galvin et al. [17] recently showed a 19% additional
benefit of RSH compared with RSN in rugby players’ high-intensity intermittent running
performance (i.e., Yo-Yo intermittent recovery test level 1). Substantially higher performance
Figure 3: Correlations between changes
in tennis performance index (TP) and
time to exhaustion (TTE) (A) and
between changes in ball accuracy (BA)
and TTE (B).
200
improvement was shown as practically relevant since Yo-Yo intermittent recovery tests
correlate with physical performance and the amount of high-intensity running in several
intermittent sports [17]. RSH also induced a significant increase in TTE during an ergocycle
test, whereas no significant change was observed in RSN [26]. Fatigue development was also
delayed after RSH during a repeated-cycling sprint test performed until exhaustion [13]. Of
interest is that this beneficial effect of RSH on TTE was larger in upper-body exercise (i.e.,
double-poling sprint training in hypoxia) [14]. Likewise, improved specific test with ball hitting
performance is transferable to tennis performance [2]. However, small changes were observed
when using continuous incremental test, indirect estimated VO2max and TTE as recently
mentioned [7], thereby indicating that sport-specific aerobic field-based protocol may be
preferred over laboratory-based continuous protocols due to an increase in ecological validity
for performance measurement. For example, Brocherie et al. (2015) reported similar
improvement in maximal aerobic velocity for either RSH or RSN groups using a modified
version of the University of Montreal track test.
The improvement in time to occurrence of VT2 is larger in RSH compared with RSN. It has
been previously demonstrated that cycling power output corresponding to [La] level of 4
mmo.L-1 improved by +7% during an incremental test after RSH only [34]. This is in line with
the enhanced buffer capacity or upregulation of genes involved in pH control previously
reported after RSH [13,34]. Potential underlying mechanisms might arise from upregulation of
genes previously associated to RSH, as phosphofructokinase, monocarboxylate transporter-1
protein (MCT-1) [34], carbonic anhydrase III or lactate dehydrogenase [13]. This improvement
in VT2 is of practical importance since it has been prioritized to be a better marker of
submaximal endurance performance than VO2max and since VT2 was correlated with
competitive level in male tennis player (r = 0.55; p = 0.001) [1].
201
Technical performance measurements
Changes in TP during TEST were mainly caused by the improved BA and cannot be explained
by a lack of involvement in ball hitting in favor of lower energy consumption. We did not find
significant differences in BV between RSH and RSN from Pre- to Post-test as well as for 100%
VO2max. Moreover, the level of engagement in strokes is also confirmed by the exhaustion
criteria (i.e., VEmax, HRmax, [La]max) that were similar in both groups.
BA significantly increased in RSH, whereas it decreased in RSN. While we cannot rule out a
potential learning effect in both groups, it seems that RSH favored some fatigue resistance-
related adaptations, potentially transferable to technical performance. However, few
investigations conducted on the effects on cognitive skills (e.g., visual search and decision
making) in hypoxic condition have demonstrated their effects on attention, perception,
executive functioning and short-term memory [30]. While it is accepted that hypoxia adversely
affects cognitive function (i.e., reaction time, short-memory, complex attention, executive
function and cognitive flexibility), hypoxia acclimatization might influence decision making in
a positive way [33]. Can we presume some direct influence of RSH on central nervous system
or peripheral resistance to fatigue improvements? On the one hand, during acute hypoxic
fatiguing exercise such as RSA, performance decrements could be explained by a reduced
neural drive to the musculature, arising secondary to a stronger reflex inhibition due to brain
hypoxia [27]. On the other hand, frontal lobe oxygenation has been recently assessed under
hypoxic stress and remained unchanged whatever the exercise intensity following regulation of
cerebral blood flow during sprint exercise on cycle ergometer [11]. Studies on cerebral
oxygenation kinetics during RSH would be of interest to measure this effect over time and to
explain why RSH group remained more accurate near exhaustion in tennis-specific patterns.
202
No RSH-induced putative changes in RSAbest and RSATT
The results observed during RSA tests partly concur with some previous team-sport RSH
studies, which found that RSH equally improved RSA performance compared with RSN
[6,17,21,32]. In contrast, Brocherie et al. (2017) indicated that meta-analysis’ aggregated
findings show a greater beneficial effect of RSH vs. RSN for improving mean RSA outcomes.
Although the present findings add to the debate [31], they question the type of drills used (more
or less specific motor skills) during training and testing sessions, as well as the optimal
combination of training variables (e.g., exercise-recovery ratio, session frequency). In addition,
we cannot neglect that the present study includes a moderate hypoxic dose while the mean of
the RSH studies recently meta-analyzed [7] was 9.4 ± 3.1 RSH sessions including 1216 ± 527
s sprinting duration over a 27.3 ± 8.4 days period.
With the modern tennis game becoming increasingly dynamic and tournament schedules more
demanding, the importance of adapted strategy to physical fitness is well accepted [36]. Further
adaptations by using upper body during RSH with its positive influence on RSA and muscle
blood perfusion [14] appear more suitable than extending the length of protocol. We suppose
that this intervention can be programmed 2-3 times per season in order to develop or maintain
the athletes’ aerobic capacity and BA.
203
Limitations and perspectives
Tennis performance is multifactorial and there are basic performance skills such as the
psychological, tactical or strategic capabilities that are even not evaluated. Relating to the extra
weight of the portable analyzer and the impact of the mask, it is possible that it may have slightly
affected the technical performance, in both training groups, and during Pre- and Post- Tests
sessions.
The constitution of both groups by privileging the balance of the levels of play created
differences in values in sprints and VO2max, and possible misunderstandings. However we
stayed focused on the analysis of the effects of training and their comparison between
conditions.
To investigate the mechanisms underlying the RSH-induced improvement in BA, studies on
oxygenation (muscle and brain), as done by Curtelin et al. [11] during sprint on cycle ergometer
in hypoxia, would be worthwhile. Adding cognitive tests would also be valuable for
understanding psychological/cognitive function.
With the methodological constraints encountered when conducting study with “near” elite
athletes, it was impossible – due to different individualized schedules (compared with team
204
sports) – to plan other Post-testing sessions to investigate the delayed effects of RSH as Hamlin
et al. did recently [23]; the inclusion of a control group would have been also beneficial to
determine its effect.
Conclusions
This study is the first to involve well-trained tennis players in repeated-sprint training in
hypoxia compared with similar training in normoxia. With a low hypoxic dose (5 sessions) over
a 12-day period, repeated-sprint training in hypoxia improved total time to exhaustion and time
to the second ventilatory threshold in a tennis-specific aerobic test. Such innovative training
also contributed to improved technical performance, particularly the ball accuracy near
exhaustion (100% VO2max). The gains in repeated-sprint ability were of similar extent following
both training interventions.
Repeated-sprint training in hypoxia could provide an effective strategy as compared with
similar training in normoxia to improve performance and to delay technical impairments near
exhaustion in tennis players.
Conflicts of interest
The authors have no conflicts of interest, sources of funding, or financial ties to disclose and no
current or past relationship with companies or manufacturers who could benefit from the results
of the present study.
205
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210
Chapitre 14
Article 9- Physiological and technical differences
between junior and professional female tennis players
during an incremental field test
211
Article 9- Physiological and technical differences between junior and
professional female tennis players during an incremental field test
Cyril Brechbuhl, Olivier Girard, Grégoire P Millet, Laurent Schmitt. En révision, Medicine &
Science in Sports & Exercise.
212
Abstract:
Purpose: To compare technical and physiological responses between junior and professional
female players during an incremental, field test to exhaustion specific to tennis (TEST).
Methods: Twenty-seven female players (n = 14 and 13 for juniors and professionals,
respectively) completed an incremental field test to exhaustion specific to tennis, which
consisted of hitting alternatively forehand and backhand strokes at increasing ball frequency
(ball machine) every minute. Ball accuracy and ball velocity were determined by radar and
video analysis for each stroke, in addition to cardiorespiratory responses (portable gas
analyzer).
Results: The stage corresponding to the second ventilatory threshold (+ 20.0%, p = 0.027), time
to exhaustion (+ 18.9%, p = 0.002) and VO2max (+ 12.4%, p = 0.007) were higher in
professionals than in juniors. The relative percentage of maximal heart rate was lower at both
the first (– 4.7%, p = 0.014) and the second (– 1.3%, p = 0.018) ventilatory thresholds in
professionals. Backhand ball velocity was the only technical parameter that displayed larger (+
7.1%, p = 0.016) values in professionals.
Conclusion: Compared to juniors, female professional tennis players possess higher exercise
capacity, maximal and submaximal aerobic attributes along with faster backhand stroke
velocities during an incremental field test specific to tennis.
Key words: Racket sports; Incremental field test; Female athletes; Performance level; Stroke
effectiveness.
213
Introduction
In response to a three-year International Tennis Federation (ITF) Player Pathway review of
professional and junior (between 2001-2013), the Board of directors has recently approved the
creation of a new global ITF Transition Tour for 2019 (24). To date, there is a limited
understanding of how to prepare female players for a smooth transition into the professional
Women’s Tennis Association tour (WTA). Hence, access to the top 100 is highly selective with
a current mean age of 25.8 ± 4.9 years, whereas the mean age of the top 100 WTA players only
was 22.0 ± 4.0 years ten years ago (30). These reports highlight an increasingly complex
situation female players face at around 18 years of age during a transition between the end of
the Junior tour and the commencement of a sustainable professional career on the WTA circuit.
Recent findings from match-play tennis analysis highlight the clear need for gender-specific
training and practice designs (27, 32). Beyond obvious differences in stroke production and
physical qualities, it is crucial to obtain references values in female players of different training
background for talent identification or to tailor new skill acquisition to the developmental stage
of the athlete (20, 31). In an environment that has become increasingly difficult to decrypt,
analysis of technical and physiological characteristics under standardized conditions (unlike
match play) at the different stages along the career of a female player may help building
appropriate technical or physiological training adapted to this category of player.
To evaluate stroke production, rather simple ball accuracy (BA) indices have been used such
as the ability to place the ball on a target located in different zones on the tennis court (2, 10,
12, 35, 37). Hence, errors made by a player in relation to all shot performed in a field test
(percentage of balls in the zone) is a good predictor of successful groundstrokes performance
(10). For instance, almost perfect correlations between the national rank position and the
ranking of stroke ratings were reported for the Smekal’s field test (35). However this analysis
was based on 12 males with large national ranking differences [top 30 – over 200]. In the
214
original version of the Smekal’s field test (35) players began hitting balls at a ball frequency
(BF) of 12 shots.min-1, with subsequent increment stages of 2 shots.min-1 every 3 minutes,
which in turn probably limit the involvement in stroke production and emphasis accuracy. As
movement velocity depends on the accuracy requirements of the task, an increased on-court
movement velocity (i.e., players under time pressure) would inevitably lead to decreased motor
accuracy (20, 31). Interestingly, Rota et al. (34) illustrated a management of the speed-accuracy
trade-off in favor of the ball velocity of serve and forehand drives in response to intense
intermittent exercise. This implies that stroke production must be determined from
simultaneous measurements of BV and BA with increasing fatigue levels. It is currently unclear
if female players’ strategy would differ according to their training background to prioritize
either BA or BV when physically exhausted.
We have recently developed an incremental (by adjusting BF) test to exhaustion specific to
tennis (TEST) that consists of hitting alternatively forehands and backhands into target areas
(9). TEST simulates some of the components of actual match play (i.e., use of the tennis court
dimensions, combination of specific footwork and hitting actions) and uses a reliable ball
throwing machine (11), allowing standardized conditions for testing highly skilled players.
Previously, we reported that technical alterations (i.e., decrease in BV, BA, and TP) during
TEST only occurred at high intensity (>80% of VO2max) in young (18 years old), elite male
players. To date, the extent to which physiological and technical differences exist, between elite
junior and professional categories, under standardized conditions of increased fatigue as
encountered during TEST.
The aim of the present study was to compare technical and physiological parameters, for
forehand and backhand strokes combined and separately, during TEST completion by elite
junior (JUN) and professional (PRO) female tennis players. Although technical alterations were
expected above typical competition intensities (i.e., above 80% VO2max) in both groups, we
215
tested the following hypotheses: (i) stroke performance (overall BV and BA) and aerobic fitness
(sub-maximal and maximal indices) are lower, while (ii) technical alterations would occur
earlier (i.e. at a lower relative intensity) in JUN compared to PRO. A second aim was to test the
nature of relationships between players’ rank order and technical/physical indices.
Methods
Ethic Statement
Both the players and their parents (for minors) provided written informed consent for the study
after the procedures and potential risks associated with participation in the study were fully
explained. The scientific committee of the French Tennis Federation approved the study that
was performed in accordance with the ethical standards reported (23), and conformed to the
recommendations of the Declaration of Helsinki.
Participants
Twenty-seven elite competitive female tennis players (mean ± SD; age: 16.7 ± 3.1 years;
stature: 169.1 ± 5.5 cm; body mass: 59.7 ± 5.3 kg) volunteered to participate in the study. 14
players (age: 14.7 ± 1.0 years; stature: 168.9 ± 2.9 cm; body mass: 57.7 ± 5.0 cm) had an
International Tennis Federation (ITF) junior ranking (229 ± 216) [range: 52 – 770], while 13
players (age: 18.9 ± 3.2 years; stature: 168.9 ± 7.4 cm; body mass: 61.8 ± 4.9 cm) were holding
a Women Tennis Association (WTA) (665 ± 351) [range: 132 – 1211] ranking. All rankings
were established on the day of TEST execution. All participants current are or were members
of the national teams of the French Tennis Federation [International Tennis Number (ITN) 1
(elite)]. During the three months before testing (November), they participated regularly to
official tennis competitions (i.e. “ITF Juniors”, and “ITF Futures” or WTA tournaments) for a
total of 5-10 matches monthly.
216
Players’ rank order
The international tennis ranking (ITF junior and WTA) was used to rank players from 1 to 27
in our population sample following ITF junior and WTA positions.
Experimental design
All participants performed a newly developed incremental test protocol for the first time; the
so-called Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST) (6). For all players, TEST was
conducted under similar standard environmental conditions (temperature ~ 20°C, relative
humidity ~ 50%) on an indoor tennis court (i.e., GreenSet® surface, GreenSet Worldwide S.L.,
Barcelona, Spain). All participants were given written and verbal instructions to report for
testing in a well-rested, well-hydrated and well-nourished state, and to refrain from eating at
least two hours before testing. They were told to refrain from strenuous training and to maintain
their usual nutritional and hydration habits the day before the test. One week before the main
experimental trial, a familiarization session was scheduled allowing TEST requirements to be
explained.
Experimental procedures
Test to Exhaustion Specific to Tennis (TEST)
The detailed description of TEST has been published elsewhere (9, 10). Briefly, TEST
procedure consists of hitting balls thrown at constant velocity (mean: 86 km.h-1; coefficient of
variation for ball velocity = 1.7% and 1.5% for right and left corners of the baseline,
respectively), alternating forehand and backhand strokes, by a ’Hightof’ ball machine. Players
had to hit balls cross-court in a prescribed pattern (i.e., topspin drive), while the landing point
for thrown balls was set 3 m in front of baseline. Slice strokes were not allowed because of their
217
potential influence on ball positioning and therefore on TEST performance and associated
physiological responses.
After a standardized warm-up (i.e., a 2-min ‘habituation’ phase where a BF of 16 shots.min-1
with minimal lateral displacement) and one minute of passive rest (quiet standing), the main
test procedure begun: a BF of 10 shots.min-1 was first selected, which was then increased by 2
shots.min-1 every minute until the stage corresponding to a BF of 22 shots.min-1. From there,
increment in BF was set at +1 shots.min-1 until exhaustion. After each 1-min stage, a 30-s
passive recovery break (quiet standing) was implemented.
Players were asked to perform TEST as closely to what they would do during official
competitions. They were told to “hit the ball with the best possible velocity/accuracy ratio”.
Participants had visual of the areas in which they were aiming at. Stroke involvement was
motivated by ‘live’ (immediate) feedback. Based on previous results (32) reporting average of
ball velocities in female grand slam at 106.1 ± 5.8 km.h-1, BV < 80 km.h-1 was chosen as the
criteria for unsuccessful BV, and BA (50% of balls landing outside the target zone) at the end
of each stage completed.
TEST ended with players’ voluntary felt exhausted or failed to reach and hit the ball twice in a
row or when the players were no longer able to perform strokes with an acceptable execution
technique and a demise in BV/BA. Performance was measured as the Time To Exhaustion.
Physiological measurements
Expired air was analyzed continuously (breath-by-breath measurements) for oxygen
consumption (VO2) using a portable gaz analyser (Metamax II CPX system, Cortex®, Leipzig,
Germany). Gas and volume calibration of the measurement device were performed before each
test according to manufacturer’ instructions. Heart rate (HR) was recorded continuously
(Suunto Ambit2®, Vantaa, Finland). Furthermore, 25 µl capillary blood samples were taken
218
from fingertip and analysed for blood lactate concentrations (LT-1710, Arkray®, Japan) at
baseline, during TEST (i.e., during the 30-s recovery periods after every stage until a values of
4 mmol.L-1 was obtained and thereafter every 2 stages) and 15 s after exhaustion.
VO2max was determined by the observation of a “plateau” or leveling off in VO2 or when the
increase in two successive periods was less than 150 mL.min-1 (40). HRmax was considered as
the highest value reached during the final minute of the test. For final analyses, we only
considered values from 60% to 100% of VO2max, with step increases of 5%.
Detection of ventilatory thresholds (VTs) was done by analyzing the points of change in slope
(breakdown in linearity) of ventilatory parameters (18, 40). The first ventilatory threshold
(VT1) was determined using the criteria of an increase in the ventilatory equivalent for oxygen
(VE/VO2) with no increase in the ventilatory equivalent for carbon dioxide (VE/VCO2) and
departure from the linearity of VE caused by a more rapid increase in ventilation. VT2
corresponded to an increase in both VE/VO2 and VE/VCO2. All VTs assessments were made
by visual inspection of graphs of time plotted against each relevant respiratory variable
measured during testing. All visual inspections were carried out by two experienced exercise
physiologists. The results were then compared and averaged. The difference in the individual
determinations of VT2 was < 3%.
The maximal aerobic frequency (MAF) is considered as the last stage maintained with a plateau
of VO2max. It differs with maximal work rate and last stage.(4).
Evaluation of groundstroke performance
During TEST, groundstroke production was assessed by the mean of two “primary” variables:
BV and BA. BV (km.h-1) was measured with a Solstice 2 radar (Hightof’, France). BA (%)
was defined as the percentage of correct hits in the defined zones (3). For each stage, BV and
BA data were averaged (BVmean and BAmean, respectively) and expressed for forehands (BVf
219
and BAf, respectively) and backhands (BVb and BAb, respectively), separately. Finally, because
BV and BA in combination better reflect the overall stroke effectiveness in tennis, a Tennis
Performance (TP) index was calculated for forehands and backhands separately (TPf and TPb)
as the product of these two variables.
Statistical analysis
Mean (±SD) was calculated for all variables. Mean difference (in %), and 95% confidence
interval (95% CI) were reported when appropriate. A one-way analysis of variance (ANOVA)
was used to compare absolute values between JUN and PRO. For each ANOVA, effect size (ES)
was calculated (Cohen d) with the following criteria: an ES of < 0.2 is classified as a trivial, 0.2
to 0.4 as a small, 0.5 to 0.7 as a moderate and > 0.8 as a large effect. BV, BA and TP data for
each groundstroke (separately and combined) were compared using a two-way repeated
measures analysis of variance [Group: (JUN vs. PRO) x Time (60%, 65% … 100% of VO2max)].
However, when the normality test failed, a Mann-Whitney rank sum test was performed at each
time interval. Multiple comparisons were made with the Tukey post hoc test. Finally, Pearson
rank order correlations were used to test associations (for forehands and backhands separately)
of players’ ranking with technical and physiological parameters. The following criteria were
adopted to interpret the magnitude of r: <0.1, trivial; 0.1-0.3, small; 0.3-0.5, moderate; 0.5-0.7,
large; 0.7-0.9, very large; and 0.9-1.0, almost perfect (22). Statistical significance was accepted
at P < 0.05. The statistical analyses were performed using SigmaStat 3.5 software.
Results
TEST performance and physiological parameters
TEST duration was longer (+18.9%, 95% CI: 8-30%; p = 0.002) and, at exhaustion, VO2max
was also higher (+12.4%; 95% CI: 4-23%, p = 0.007) in PRO vs. JUN. % HRmax values at VT1
220
and VT2 were lower in PRO (– 4.7%, 95% CI: 1-8% p = 0.014 and – 1.3%, 95% CI: 0-2%, p
= 0.018, respectively), while HRmax didn’t differ between groups. Compared to JUN, VE
(between 80 and 100% of VO2max; range [8.4-27.5%]) and VO2 (between 90 and 100% of
VO2max; range [5.3-5.8%]) values were higher in PRO (Figure 1 B and D). HR was higher [+2.1-
8.6%] between 60 and 90% of VO2max in JUN vs. PRO (Figure 1 A).
Figure 1: Changes in heart rate (HR, A); ventilation (VE, B); blood lactate concentration (Lactate, C)
and oxygen uptake (VO2, D) as a function of exercise intensity (% of VO2max) for professional (dotted
line) and junior (continuous line) female players. Vertical arrow indicates the second ventilatory
threshold. ** p < 0.01, *** p < 0.001, significantly different between the two groups. T, G, and I
respectively refer to ANOVA main effects of time, condition and interaction between these two factors
with p-value and effect size in parentheses. T, C, and I respectively refer to ANOVA main effects of
time, condition and interaction between these two factors with P-value and effect size in parentheses. #
p < 0.05, significantly different vs value at 100% of VO2max.
221
Table 1. Physiological variables (A) and technical parameters (B) during TEST in Junior and
Professional female players.
Values are presented as mean ± SD. ES, effect size VT1, first ventilatory threshold; VO2max, maximum oxygen uptake; HRmax, maximal heart rate; VT2,
second ventilatory threshold; TTE, time to exhaustion; MAF, maximal aerobic frequency; [La-max],
maximal blood lactate concentration; BVf, forehand ball velocity; BAf, forehand ball accuracy; TPf,
forehand technical performance; BVb, backhand ball velocity; BAb, backhand ball accuracy; TPb,
backhand technical performance; BVmean, mean ball velocity; BAmean, mean ball accuracy; TPmean, mean
technical performance. TP is calculated as BA x BV and expressed as arbitrary units (a.u) for both forehands and backhands.
A
Junior
Professional
P value
ES
Stage at VT1 3.1 ± 1.2 3.2 ± 1.0 0.595 0.09
% VO2max at VT1 78.8 ± 8.5 73.6 ± 5.3 0.070 -0.73
% HRmax at VT1 91.6 ± 4.6 87.3 ± 4.2 0.014 -0.97
Stage at VT2 6.0 ± 1.5 7.2 ± 1.2 0.027 0.88
% VO2max at VT2 90.1 ± 4.6 90.5 ± 4.6 0.662 0.09
% HRmax at VT2 97.2 ± 1.0 96.0 ± 1.3 0.018 -1.04
Final Stage 9.4 ± 1.4 10.8 ± 1.4 0.033 1.00
TTE (s) 779 ± 107 926 ± 111 0.002 1.35
MAF (shots.min-1) 24.4 ±1.4 25.8 ±1.4 0.010 1.00
VO2max (mL.min-1.kg-1) 51.6 ± 4.2 54.9 ± 3.3 0.049 0.88
VO2max (L.min-1) 3069 ± 460 3448 ± 361 0.007 0.91
[La-max] (mMol.L-1) 8.7 ± 2.3 12.1 ± 4.4 0.006 0.98
HRmax (beats.min-1) 197 ± 9 196 ± 6 0.137 -0.13
B
Junior
Professional
P value
ES
BVf (km.h-1) 106.6 ± 11.4 111.4 ± 7.6 0.219 0.49
BAf (% in zone) 57.6 ± 12.7 58.2 ± 9.0 0.887 0.05
TPf (a.u) 61.6 ± 15.8 64.2 ± 13.6 0.661 0.18
BVb (km.h-1) 102.2 ± 6.7 109.5 ± 7.9 0.016 1.00
BAb (% in zone) 53.1 ± 12.7 60.4 ± 8.5 0.096 0.67
TPb (a.u) 55.0 ± 16.1 66.6 ± 12.6 0.049 0.80
BVmean (km.h-1) 104.4 ± 8.6 110.4 ± 7.1 0.062 0.76
BAmean (% in zone) 55.4 ± 11.5 59.2 ± 7.1 0.310 0.39
TPmean (a.u) 58.3 ± 14.9 65.9 ± 11.2 0.153 0.57
222
Groundstroke performance
PRO had significantly higher BAmean values at 70% (+19.6%) and 75% (+29.1%) of VO2max,
but reached lower (27.7%) values at 100% of VO2max (Figure 3B). Compared to JUN, TP was
higher [+6.1-34.3%] from 60% to 90% of VO2max in PRO (Figure 3C). Overall, BVb (+7.2%;
95% CI: -3-12%, p = 0.016) and TPb (+21.1%; 95% CI: 0-42%, p = 0.049) were higher in PRO
than in JUN, independently of time (Table 1). Compared to JUN, BAf (+21.9%; 95% CI: 7-
59%, p = 0.042) and TPf (+21.9%, 95% CI: -3-29%) were higher for PRO at 70% of VO2max,
but lower in BAf at 100% of VO2max ( 37.5%, 95% CI: 5-58%, p = 0.016 (Figure. 2 C and E).
No significant differences appeared in JUN for both TPmean and BAmean (Figure 3 B and C). Post
hoc also revealed that BVmean were significantly higher for JUN when we compared values from
60% to 85% of VO2max (0.015 ≤ p ≤ 0.05) vs. 100% of VO2max, whereas significant differences
appeared in PRO from 80% to 90% of VO2max (0.007 ≤ p ≤ 0.046) (Figure 3A).
223
Figure 2: Changes in ball velocity in forehand (BVf, A); ball velocity in backhand (BVb, B); ball
accuracy in forehand (BAf, C); ball accuracy in backhand (BAb, D); technical performance in forehand
(TPf, E); technical performance in backhand (TPb, F), as a function of exercise intensity (% of VO2max)
for the professional (dotted line) and junior (continuous line) female players. Vertical arrow indicates
the second ventilatory threshold. * p < 0.05, significantly different between the two groups. T, G, and I
respectively refer to ANOVA main effects of time, condition and interaction between these two factors
with p-value and effect size in parentheses. # p < 0.05, significantly different vs value at 100% of
VO2max.
Relationships between variables
Table 2 shows Pearson correlations between players ranking and physiological and technical
responses to TEST. There were negative correlations between players’ ranking and BVb (r = -
0.485, p = 0.01), BAb (r = -0.455, p = 0.017), TPb (r = -0.465, p = 0.015) and BVmean (r = -
0.446; p = 0.02) (Table 2).
224
Table 2. Correlation coefficients between players’ rank order (both groups combined) and the
various physiological (A) and technical (B) parameters.
Note that players’ rank order corresponded to the ranking held by players on the day of their TEST
passation. BVf, forehand ball velocity; BVb, backhand ball velocity; BAf, forehand ball accuracy; BAb,
backhand ball accuracy; TPf, forehand technical performance; TPb, backhand technical performance;
BVmean, mean ball velocity; BAmean, mean ball accuracy; TPmean, mean technical performance; TTE, time
to exhaustion; VO2max, maximum oxygen uptake; [La-max], maximal blood lactate concentration; HRmax,
maximal heart rate; VT2, second ventilatory threshold; VT1, first ventilatory threshold.
Discussion
We compared physiological responses and stroke production (BV, BA, and TP) for forehands
and backhands (separately and the two groundstrokes combined) between JUN and PRO female
players undergoing TEST along with relationships between players’ rank order and these
responses. Whereas technical decrement didn’t occur earlier in JUN, magnitudes of change
were larger in PRO above VT2 intensity. Our novel results are that (i) BVb and TPb are two
technical parameters that could discriminate JUN and PRO female players; (ii) PRO displayed
higher sub-maximal and maximal aerobic fitness level than their less experienced counterparts.
These results confirm only partly our initial hypothesis given that technical performance was
not uniformly higher for PRO.
Technical responses
Interestingly, BA was higher for PRO at 70 and 75% of VO2max (Figure 3B) corresponding
nearly to the typical averaged relative VO2 (60-75% of VO2max) (18, 25) and blood lactate
concentration (2 mmol.L-1) (16) values reported for tennis competitions.
225
Previous field test studies have assessed the effect of fatigue on technical skill performance and
highlighted that BA is of paramount importance (10, 12, 28, 37). Recent study reported that
international male players were able to maintain significantly higher levels of BA (11% greater
on average) through high exercise intensities, and the stepwise discriminant analyses suggest
that the ability to maintain high levels of BA at high intensities may also be a factor that
differentiates players of international and national level. (3). Reportedly, BA explained 37% of
variability in competitive performance (r = 0.61; p = 0.001) as well as 53% and 55% in
combination to VO2max and VT2 values, respectively (2). Almost perfect correlations (r = 0.94,
P < 0.001) have also been reported between stroke ratings (as a surrogate of BA) and players’
Figure 3: Changes in ball velocity (BVmean, A),
ball accuracy (BAmean, B), and technical
performance (TPmean, C) for forehand and
backhand stroked combined as a function of
exercise intensity (% of VO2max) for
professional (dotted line) and junior
(continuous line) female players. Vertical
arrow indicates the second ventilatory
threshold. * p < 0.05, ** p < 0.01, significantly
different between the two groups (at specific
exercise intensities). T, G, and I respectively
refer to ANOVA main effects of time, group
and interaction between these two factors with
p-value and effect size in parentheses. # p <
0.05, significantly different vs value at 100%
of VO2max.
226
ranking (34). The difference in BAmean in our study [55-60%] in reference to the study by Baiget
et al. (2) (66 ± 9%) could possibly be explained by ball machine throwing velocity (86.5 ± 1.3
km.h-1 vs. 68.6 ± 1.9 km.h-1). These authors also reported differences in the “SET-Test” when
they confronted elite (70 ± 6%) and subelite (63 ± 9%) male tennis players (3), using the “target
field” originally designed by Smekal et al. (35). When evaluating the reliability of stroke
precision during the “on-court endurance testing for tennis”, they found lower values in BAmean
(40.9 ± 11.7%) (35). No female data with similar field test designs are available. In our study,
the increase in the number of missed strokes could be related to poor timing or an inability of
players to position themselves properly for efficient stroke hitting (i.e. being “late”). In support,
a decrement in maximal running speed likely occurs as players become fatigued, resulting in
suboptimal stroke preparation (e.g., footwork and balance) and ultimately in a slowing of BV
(19). Additional biomechanical analysis of stroke production combining 3-D motion (segment
positioning), electromyography (muscle activation) and pedobarography (plantar loading)
analysis would help to explain the reasons for such suboptimal ball placement as fatigue
develops. This seems particularly relevant in the context of tennis where important inter-
individual differences exist regarding effective groundstroke production (21, 33), which could
be exacerbated under fatigue.
While BV in PRO was on average higher than in JUN throughout TEST (Table 1), significantly
higher values were only reported for BVb (Table 1). This between-group difference in BVb is
an important observation that would contribute to partly explain the higher performance level
in WTA- compared to ITF-ranked players. Recent advances in tracking technologies have made
feasible to compare shots characteristics of JUN and PRO, in particular with more objective
analysis during actual tennis competition. A recent study provided a comprehensive
comparative analysis of JUN and PRO match play between 2000 and 2015 (27). Forehand and
backhand speeds achieved during competitions were comparable in women PRO and JUN
227
(Forehands: 111 vs. 110 km.h-1; Backhands: 106 vs. 103 km.h-1, respectively) (27). It seems
difficult to conclude on skills comparison between different categories of players during actual
competition as the opponent level and emotional influences likely play a crucial role. For these
reasons, we believe that standardized conditions as encountered during TEST are more
appropriate when comparing players of various standard.
Physiological responses
The load increments for PRO and JUN during TEST were relatively similar as evidenced by
the progressive increases in VO2, VE, and HR (figure 1) responses. VO2 and VE curves for
PRO were globally higher compared to their less experienced counterparts. It is known that
there is coordination (‘‘entrainment’’) between limb (and especially upper limbs) movements
and breathing (15). Active breathing is probably increased in PRO due to moderate effect in
BVmean (110.4 ± 7.1 vs 104.4 ± 8.6 km.h-1, ES = 0.76).
PRO possessed higher aerobic fitness (VO2max, % HRmax at VTs, and stage number reached at
VT2) (Table 1). Our VO2max values are higher than those reported by Ferrauti (19) with national
level (49.0 ± 3.9 mL.min-1.kg-1 for adult (n = 13) and 47.3 ± 4.6 mL.min-1.kg-1 for under 16
female players (n = 14)) during a specific test without ball hitting. To our knowledge, no VO2max
data are available that have assessed female players practicing a specific test to exhaustion.
Bergeron et al. (7) previously indicated that players with a well-developed VO2max would better
sustain cardiovascular load and improve their recovery between points. In support, a strong
inverse relationship between VO2max and ATP entry ranking over time in a professional tennis
player has been reported (6). Previous findings also postulated that for a top female player, it is
important that VO2max is above 50 mL.min-1.kg-1 but that higher VO2max values (> 65 mL.min-
1.kg-1) would not further improve on-court performance against a VO2max of ~ 55–60 mL.min-
1.kg-1 (25, 26). This is reflected here where PRO displayed averaged VO2max values of 54.9 ±
228
3.3 mL.min-1.kg-1. However the moderate correlation of competitive ranking with VO2max
(L.min-1) (r = 0.53) underlines the pervasiveness of aerobic capacities without solely reflect a
tennis level. This is because performance in tennis is largely dependent on the technical,
explosive sequence, tactical and motor control/coordination aspects.
PRO had smaller % of HRmax values than JUN at VTs (VT1: 87.3% ± 4.2% vs. 91.6% ± 4.6%;
VT2: 96.0% ± 1.3% vs. 97.2% ± 1.0%). Surprisingly, only limited data are available regarding
VTs values in tennis players. Our aforementioned HR data are slightly higher than those
generally reported in different categories of players (more often male than female, from regional
to international level) undertaking a tennis specific field test ([79-87% of HRmax] at VT1 (2,
22), [85-95% of HRmax] at VT2 intensities (2, 9, 10, 22, 35)). According to König et al (25),
high VTs values could reflect the ability to tolerate high exercise intensity during tennis
competitions. Low-to-moderate correlations were found elsewhere between VTs and players’
competitive level (r = 0.35, p = 0.038 and r = 0.55, p = 0.001 for VT1 and VT2 respectively)
(2). The discrepancies between our results and these studies are mainly the result of the training
status of the tested players. Nevertheless, comparing results between studies is only anecdotal
since subject characteristics, equipment, protocols, and test modes as well as the methods used
to detect ventilatory breakpoints differ between studies. HR is affected by factors as emotional
stress, dehydration, and illness can all cause changes in HR without associated changes in VO2
(13). Beyond physiological capabilities, an adapted HR is probably due to their ‘expertise’.
PRO showed significantly higher stage at VT2 and MAF. Differences can essentially be
explained by physiological capacities because TPmean is also higher in PRO until 90% of
VO2max. Consequently it is unlikely that the higher stages reached can be explained by a lesser
engagement in stroke production (cf. Figure 3A). The elevated aerobic fitness of PRO would
be explained by the need of higher aerobic condition to deal with the intensity of high-level
competition. Similar findings have already been reported when International and National male
229
players were compared on the SET-Test (3). In this later study, an important finding was that
international players showed better aerobic fitness (on average, VO2max and VT2 were 8% and
10% greater, respectively) and better performance during the specific field test as compared
with their national-level counterparts. Baiget et al. (2) indicated that large part of the variability
in the 38 competitive players that they have tested on a specific incremental test could be
explained by time to exhaustion and physiological parameters (VT2 and maximal load).
Although most of the important actions during the short-term periods of activity (i.e., strokes,
accelerations or changes of direction) depend fundamentally on the anaerobic metabolism
(intramuscular phosphates and glycolysis), the aerobic metabolism (oxidative phosphorylation)
allows resynthesizing the high-energy phosphates during recovery periods (17, 36). Adequate
aerobic fitness promotes better physiological regeneration between points, matches and
tournaments to maintain a high competitive level throughout the season (5). Our significant
small to moderate correlation between the ranking level and VO2max (r = -0.421), and stage at
VT2 (r = -0.50) also confirm precedent findings mostly derived from male players (2, 9).
Of interest is also that [La-] increase above 90% of VO2max was higher in PRO corresponding
to lower TPmean than JUN at 100% VO2max (Figure 1C). BA and TP indices also became further
altered compared to JUN (Figure 2). This difference between our two groups of players above
90% of VO2max is probably due to a permanent physical engagement in the strokes within
professionals, suggesting increased involvement of anaerobic glycolytic processes to supply
energy (36). In support, an inverse correlation (r = - 0.51, p = 0.008) has been observed between
changes in TPmean and blood lactate concentration from 60% to 100% of VO2max. Even if our
PRO athlete are probably not as aerobically-trained as long distance runners, VTs values (cf.
table 1) observed in our players corresponded to values that are typically measured in high-
level endurance athletes (8). In a study where match-like conditions were reproduced in PRO
tennis players, blood lactate values as high as 8.6 mmol.L-1 have been reported (29). This
230
suggests a substantial participation of glycolytic processes to meet the energy supply and to
perform high technical skills when game accelerates. Dramatic technical performance
reductions are commonly observed when tennis players near or reach volitional exhaustion
(blood lactate concentration = 9.6 mmol.L-1) (12). Whatever the exact physiological
mechanisms, we hypothesized that peripheral disturbances partly caused deterioration in BV
and BA at high intensities and explain the result in TP at 100% of VO2max.
Practical applications
This study provides evidence that, when designing a training program for elite junior female
tennis players, improvement of their aerobic capacity should represent a priority. Some of the
largest differences between junior and professional are seen in the physical demands imposed
on players during game play (27). To develop efficient groundstrokes (optimal speed and
accuracy combined with high MAF), the usefulness of polarized training has recently been
promoted (10). Although tennis performance analysis underlines the close relationship between
physical and technical parameters, scientific or coaching approaches often neglect to
concurrently develop these two aspects during the same training session. We therefore propose
that high-intensity situations encountered during TEST (above 90% HRmax) could be used by
coaches in the programming of an overload training stimulus during tennis practice of female
players (18). For instance, when targeting improvement in technical skills, we recommend to
train at low intensities, in zone 1 (VO2 at or below VT1) (14), corresponding to BA from 50%
to ~70% and BV from 105 to ~115 km.h-1, depending on the level of practice. Time in zone 1
brings physiological benefits and will indirectly lead to improved capacity to cope with the
higher intensity of competitive tennis (zone 3: VO2 at or above VT2) corresponding to the
‘‘money time’’, in a small playing time (3% ± 5%) (1).
231
Implementing TEST as a profiling tool seems meaningful when including both physiological
and technical analysis, allowing possible comparison with data henceforth available. Based on
observed difference in MAF, VO2max, BAb and TPb we propose that TEST can be used as a
discriminating tool in order to evaluate the potential of a young female player to eventually
reach the professional level.
Strengths and limitations-perspectives.
Although all efforts have been made to make TEST as specific as possible to the game of tennis,
it is also acknowledged that simulated tennis practice does not completely reflect the actual
competition situation (lack of visual cues, lower uncertainties, and anticipation). We cannot
minor that tennis performance is multifactorial and there are basic performance skills such as
the psychological, tactical or strategic capabilities that could not be incorporated in our
comparison of training backgrounds.
Although our study highlights the potential of TEST, that uses backhand and forehand strokes,
as an evaluation and / or selection test for the higher level, the serve lacks an overall analysis.
Hence, producing faster BV (+10 km.h-1) for the first serve in particular or maintaining BA
under fatigue have proven necessary skills for an efficient transition to professional level (27).
While we have recruited top-level women players (including some of the best representative
players for France), we cannot rule out that larger differences would have been noted if players
with higher ITF junior and WTA rankings were included.
Conclusion
By using TEST that offers the possibility to concurrently evaluate differences in technical and
physiological parameters our novel findings indicate that professional compared to less
experienced (juniors) players possess higher aerobic fitness level and more proficient technical
232
performance for the backhand stroke. Professional players have lower % HRmax values
combined to their technical skills. In order to reach the professional level in female players, it
is therefore crucial that physical conditioners working with elite juniors put strong emphasis to
further develop aerobic fitness of their players. Reinforcing the backhand technique and the
muscular power involved in this stroke, notably in the context of fatigue development, also
appears as a priority.
Disclosures
The authors have no conflicts of interest, source of funding, or financial ties to disclose and no
current or past relationship with companies or manufacturers who could benefit from the results
of the present study.
The results of the study are presented clearly, honestly, and without fabrication, falsification,
or inappropriate data manipulation.
233
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237
Chapitre 15
Annexes
238
Figure 19. déroulement du protocole expérimental (A). Protocole d’entraînement de 12 jours (B).
239
240
241
Figure 20. Fiche de recrutement de l’étude RSHTEN
Figure 21. Fiche de présentation de l’étude RSHTEN
242
